EP3899471A1 - Pressure gauge comprising a device for deflecting an isolation diaphragm - Google Patents

Pressure gauge comprising a device for deflecting an isolation diaphragm

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EP3899471A1
EP3899471A1 EP19806231.7A EP19806231A EP3899471A1 EP 3899471 A1 EP3899471 A1 EP 3899471A1 EP 19806231 A EP19806231 A EP 19806231A EP 3899471 A1 EP3899471 A1 EP 3899471A1
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EP
European Patent Office
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pressure
separating membrane
gem
deflection device
measured
Prior art date
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EP19806231.7A
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German (de)
French (fr)
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EP3899471B1 (en
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Sergey Lopatin
Igor Getman
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Endress and Hauser SE and Co KG
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Endress and Hauser SE and Co KG
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    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes
    • G—PHYSICS
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    • G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
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    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/14—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means involving the displacement of magnets, e.g. electromagnets
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements

Definitions

  • the invention relates to a pressure sensor, with
  • a diaphragm seal upstream of the pressure sensor which comprises a separating membrane, the outside of which can be pressurized and under which one
  • Pressure receiving chamber is included, and
  • a hydraulic pressure transmission path connected to the pressure receiving chamber and filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure acting on the outside of the separating membrane to the pressure sensor.
  • Pressure sensors are used in a variety of different industries to measure pressures.
  • the liquid transmitting the pressure is under an internal pressure prevailing in the hydraulic pressure transmission path.
  • This internal pressure follows the pressure to be measured which acts on the separating membrane from the outside and is consequently lower, the lower the pressure to be measured.
  • the liquid transferring the pressure to be measured has a pressure-dependent and temperature-dependent vapor pressure, which leads to the formation of a gas phase in the hydraulic pressure transmission path, which is more pronounced the lower the internal pressure is, and the more pronounced it is is higher the temperature to which the liquid is exposed.
  • the stronger the gas phase the more it affects the pressure transmission properties of the hydraulic
  • pressure sensors of the type mentioned at the outset can only be used to measure pressures which are greater than a minimum pressure which is dependent on the vapor pressure of the liquid used.
  • the invention includes a pressure sensor, with
  • a diaphragm seal upstream of the pressure sensor which comprises a separating membrane, the outside of which can be pressurized and under which one
  • Pressure receiving chamber is included, and
  • a hydraulic pressure transmission path connected to the pressure receiving chamber and filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure acting on the outside of the separating membrane to the pressure sensor,
  • Pressure sensor and / or controller connected to a temperature sensor
  • Controllable deflection device which is configured to a time by the control on the basis of a pressure measured continuously by means of the pressure sensor and / or a temperature measured continuously by means of the temperature sensor, a force deflecting the separating membrane in the direction of the membrane bed thereof
  • Separation membrane or an element connected to the separation membrane is Separation membrane or an element connected to the separation membrane.
  • Pressure sensor acts as a pressure increase corresponding to the force of the pressure acting on the outside of the separating membrane.
  • the application of the force thus leads to an increase in the internal pressure corresponding to the force, which counteracts the formation of the gas phase.
  • the force With regard to the formation of the gas phase, the force thus acts in exactly the same way as an increase in pressure of the pressure to be measured at a constant temperature or a temperature decrease in temperature which occurs at a constant pressure to be measured.
  • Pressure sensors can be used in a larger area of application than identical pressure sensors without a deflection device controlled in the manner mentioned above. Another advantage is that the force is exerted directly on the separating membrane or the element connected to it. As a result, it can be specified in a defined manner independently of the pressure acting on the separating membrane, the temperature and the pressure transmission properties of the liquid.
  • a first further development of pressure transducers according to the invention is characterized in that
  • the separating membrane is magnetic or ferromagnetic or is connected to a magnetic or ferromagnetic element
  • the deflection device comprises an electromagnet which is designed to move the separating membrane in the direction thereof at times predetermined by the control Membrane bed deflecting force on the magnetic or ferromagnetic
  • a further development of the first further training is characterized in that
  • the electromagnet is integrated in the diaphragm seal
  • a coil of the electromagnet is oriented such that an extension of its longitudinal axis runs parallel to the surface normal to the separating membrane through the center of the separating membrane,
  • the coil is arranged so that it has a portion of the
  • Pressure receiving chamber surrounding the pressure sensor running pressure transmission path on all sides, and / or
  • the electromagnet comprises a hollow cylindrical core, at least in sections surrounded by the coil, through which an end region of the hydraulic pressure transmission path that opens into the pressure receiving chamber runs.
  • Deflection measuring circuit which is designed such that it has a deflection of the separating membrane which is dependent on the pressure acting on the separating membrane when the deflection device is switched off on the basis of a property of the electromagnet which is dependent on the deflection of the separating membrane, an inductance of the electromagnet or a variable which is dependent on the inductance of the electromagnet determined, and
  • test device which is designed such that it functions and / or the measuring accuracy of the pressure transducer when switched off
  • a second further development is characterized in that the separating membrane consists of a stainless steel or an austenitic stainless steel, or the separating membrane consists of a magnetic material, at least in sections or as a whole
  • ferromagnetic material made of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel or of a super duplex steel.
  • said disc a) of a magnetic or ferromagnetic material, of a magnetic or ferromagnetic alloy, of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel, of a super duplex steel, of iron, of cast iron, of a magnetic or ferromagnetic ceramic , consists of a ferritic ceramic or an iron oxide,
  • 50 pm to 200 pm has a disk thickness of 10 pm to 500 pm, and / or d) has a diameter which is smaller than a diameter of the separating membrane and / or a diameter of 20 mm to 90 mm for a separating membrane 2 mm to 15 mm, the disc being arranged concentrically to the separating membrane.
  • a fourth development is characterized in that the element connected to the separating membrane comprises a permanent magnet mounted on an inside of the separating membrane pointing into the pressure receiving chamber.
  • a further development of the fourth further development is characterized in that the permanent magnet extends into an end region of the pressure transmission path which is adjacent to the pressure receiving chamber and which is surrounded on the outside at least in sections by a coil of the electromagnet.
  • a fifth further development is characterized in that the electromagnet is oriented in such a way that the magnetic attraction force that can be exerted on the separating membrane or on the element on the inside of the separating membrane with a central area of the separating membrane that surrounds the separating membrane center is exerted on the separating membrane in a manner parallel to the surface normal is maximum through a center of the separating membrane.
  • control and the deflection device are designed such that the deflection device can be switched on and off by means of the control and / or the deflection device in the
  • Further training courses are characterized by the fact that a) the controller is designed such that it switches on the deflection device as a function of the pressure measured by means of the pressure sensor if the pressure measured by means of the pressure sensor when the deflection device is switched off falls below a predetermined lower limit and switches off the deflection device if the pressure sensor is switched on when the deflection device is switched on measured pressure exceeds a predetermined upper limit,
  • the controller is designed such that it switches on the deflection device when the temperature measured by the temperature sensor when the deflection device is switched off exceeds a predetermined upper temperature limit, and switches off the deflection device when the temperature measured by means of the temperature sensor when the deflection device is switched on
  • the controller is designed such that it
  • c1) determines an auxiliary variable on the basis of the measured pressure and the measured temperature by subtracting from the measured pressure a value which is dependent on the measured temperature and increases with increasing temperature
  • c2) switches on the deflection device when the auxiliary variable determined when the deflection device is switched off falls below a predetermined auxiliary size lower limit, and c3) switches off the deflection device when the auxiliary variable determined when the deflection device is switched on exceeds a predetermined auxiliary size upper limit.
  • a further development of the last-mentioned further developments is characterized in that a) the upper limit is really greater than the sum of the lower limit and a pressure increase in the measured pressure caused by the force,
  • the upper temperature limit is really greater than the lower temperature limit, or c) the auxiliary size upper limit is really greater than the sum of the
  • a seventh development is characterized in that the control is designed in such a way that it determines the size of the force exerted by the deflection device on the basis of the measured pressure and / or the measured temperature, and the size of the force previously exerted on the separating membrane or the element connected to it Adapts force gradually or continuously.
  • An eighth development is characterized in that the pressure measuring transducer is designed in such a way that it outputs a pressure measurement result which, when switched off
  • Deflection device corresponds to the pressure measured by means of the pressure sensor, and that, when the deflection device is switched on, corresponds to a difference between that by means of the Pressure sensor measured pressure and a pressure increase caused by the force of the measured pressure corresponds.
  • FIG. 1 shows: a pressure sensor with a diaphragm seal with a magnetic or ferromagnetic separating membrane
  • FIG. 2 shows: a diaphragm seal on the separating membrane of which a magnetic or ferromagnetic disk is arranged;
  • FIG. 3 shows: a diaphragm seal with a diaphragm connected to a permanent magnet
  • FIG. 5 shows: an example of a period with one in the period shown in FIG. 4
  • Pressure sensor of a pressure transducer measured according to the invention.
  • FIG. 1 shows an example of a pressure sensor according to the invention, which comprises a pressure sensor 1 and a pressure transmitter 3 connected upstream of the pressure sensor 1.
  • the diaphragm seal 3 comprises a separating membrane 5, the outside of which with a
  • Pressure sensor to be measured pressure p can be acted upon.
  • a pressure receiving chamber 7 is included.
  • Pressure receiving chamber 7 is connected to a hydraulic pressure transmission path 9 filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure p acting on the outside of the separating membrane 5 to the pressure sensor 1.
  • Diaphragm seal 3 one by means of a to the pressure sensor 1 and / or to one
  • Deflection device 13 comprises, which is adapted to by the controller 1 1 with reference to a continuously measured by the pressure sensor 1 pressure p ge m and / or a continuously gem by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T certain times, a separation membrane 5 in Direction of the membrane bed 15 deflecting force K to exert on the separating membrane 5.
  • Pressure transducers according to the invention have the advantages mentioned at the outset. Individual components can have different configurations that can be used individually or in combination with one another. A particularly preferred embodiment shown in Fig. 1 provides that the
  • Separating membrane 5 is magnetic or ferromagnetic and the deflection device 13 comprises an electromagnet 17 which is designed to be controlled by the controller 11
  • the separating membrane 5 consists at least in sections, but preferably overall, of a magnetic or ferromagnetic material.
  • the separating membrane 5 can e.g. consist of a magnetic alloy, a ferromagnetic alloy, a ferromagnetic steel, a ferritic steel, a duplex steel or a super duplex steel.
  • This embodiment offers the advantage that no components are required to generate the force K that deflects the separating membrane 5
  • the separating membrane 5 can be connected to a magnetic or ferromagnetic element and the deflecting device 13 can comprise an electromagnet 17, which is designed to control the magnetic force K which deflects the separating membrane 5 in the direction of its membrane bed 15 at times predetermined by the controller the separating membrane 5 exercise element.
  • FIG. 2 shows a diaphragm seal that can be used instead of the diaphragm seal 3 shown in FIG. 1, in which a magnetic or ferromagnetic disk 19 connected to the separation diaphragm 5 is arranged on the inside of the separation diaphragm 5 pointing into the pressure receiving chamber 7.
  • a magnetic or ferromagnetic disk 19 connected to the separation diaphragm 5 is arranged on the inside of the separation diaphragm 5 pointing into the pressure receiving chamber 7.
  • the material of the separating membrane 5 can be freely selected within further limits and the separating membrane 5 optionally also made of a non-magnetic material, such as e.g. a stainless steel, esp. an austenitic stainless steel.
  • the disk 19 can consist, for example, of a magnetic or ferromagnetic alloy, of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel, of a super-duplex steel, of iron or of cast iron.
  • the disk 19 can also be made from a magnetic or ferromagnetic ceramic or consist of a ferritic ceramic, such as an iron oxide.
  • the disc 19 can, depending on the thickness and material of the disc 19, e.g. as
  • Coating e.g. as a galvanic coating, applied to the separating membrane 5 or by a joint, such as e.g. a soldering, to be connected to the separating membrane 5.
  • the disk 19 preferably has a layer thickness of 0.1 gm to 500 gm.
  • the separation membrane 5 can e.g. a
  • the material thickness of the separating membrane 5 is preferably set the greater, the greater the pressures p to be measured by means of the pressure measuring sensor.
  • the disk 19 preferably has a disk thickness of 0.1 gm to 300 gm with a material thickness of the separating membrane 5 of 25 gm to 100 gm, whereas it preferably has a disk thickness of 10 gm with a material thickness of the separating membrane 5 from 50 gm to 200 gm up to 500 gm.
  • the pane 19 can be applied as a full-surface coating to the separating membrane 5 with a comparatively small pane thickness.
  • the disc 19 arranged concentrically to the separating membrane 5 has one
  • the disc 19 has a diameter of the separating membrane 5 of 20 mm to 90 mm, preferably a diameter of 2 mm to 15 mm.
  • This embodiment offers the advantage that the pressure transmission properties of the separating membrane 5 are only changed to a comparatively small extent by the pane 19 connected here only to a central membrane region of the separating membrane 5 if the pane 19 has a comparatively large pane thickness and / or the pane thickness is greater than the material thickness of the separating membrane 5.
  • 3 shows, as a further example, a diaphragm seal which can be used instead of the diaphragm seal 3 shown in FIG.
  • a permanent magnet 21 is mounted on an inside of the separating membrane 5 pointing into the pressure receiving chamber 7.
  • This permanent magnet 21 can e.g. be mounted on a holder 23 arranged on the inside of the separating membrane 5 and connected to the separating membrane 5.
  • This embodiment also offers the advantage that the separating membrane 5 is made of a non-magnetic material, such as a stainless steel, esp. an austenitic stainless steel. In addition, it offers the advantage that it can be used with the
  • Separating membrane 5 connected permanent magnets 21 by means of the electromagnet 17th greater forces K can be exerted on the separating membrane 5 than is possible in the variants shown in FIGS. 1 and 2.
  • the electromagnet 17 is preferably integrated in the diaphragm seal 3. This saves space and offers due to the small distance associated therewith between the electromagnet 17 and the magnetic or ferromagnetic separating membrane 5 or that with the
  • Separating membrane 5 connected magnetic or ferromagnetic element has the advantage that correspondingly large forces K can be exerted on the separating membrane 5 by the electromagnet 17 due to the small distance.
  • the diaphragm seal 3 comprises a carrier 25, on the front side of which the seal is closed off by the separating membrane 5
  • Pressure receiving chamber 7 is arranged. There, the carrier 25 has its
  • Electromagnet 17 or at least a portion of the electromagnet 17 is inserted.
  • the electromagnet 17 is preferably oriented such that the magnetic attraction force that can be exerted on the separating membrane 5 or the element connected to it is in a direction parallel to
  • Area normal to the separating membrane 5 is maximum through a direction running through the middle of the separating membrane 5.
  • the element provided, if applicable, connected to the separating membrane 5 is preferably on the inside of the membrane
  • Separating membrane 5 is connected to a central area of the separating membrane 5 which comprises the middle of the separating membrane.
  • the alignment of the force K on the middle of the separating membrane offers the advantage that the force K
  • the electromagnet 17 each comprises a coil 29, which is oriented such that an extension of its longitudinal axis parallel to the surface normal to the separating membrane 5 extends through the center of the separating membrane 5.
  • the coil 29 is preferably arranged in such a way that it covers a section of the
  • the electromagnet 17 can comprise a core 31 which increases the force K which can be exerted by the electromagnet 17 and is at least partially surrounded by the coil 29.
  • the core 31 is preferably hollow cylindrical and arranged in such a way that one on the
  • Pressure transmission path 9 runs through the core 31.
  • the diaphragm seal 3 is preferably designed such that the permanent magnet 21 engages in one of the
  • Pressure receiving chamber 7 extends into the adjacent end region of the pressure transmission path 9, which on the outside at least in sections from the coil 29 of the
  • Electromagnet 17 is surrounded.
  • the permanent magnet 21 can e.g. be rod-shaped.
  • Pressure sensors known from the prior art can be used as the pressure sensor 1. 1 shows, as an example, a pressure sensor 1, which comprises a measuring membrane 33 to be acted upon by the pressure to be measured. In the example shown here, the pressure sensor 1 is for this purpose in one of the
  • Pressure transmission path 9 connected, likewise filled with the pressure-transmitting liquid, is arranged in such a way that an internal pressure prevailing in the pressure measuring chamber 35 acts on the outside of the measuring membrane 33.
  • the pressure sensor 1 comprises an electromechanical transducer, which converts the pressure-dependent deflection of the measuring membrane 33 into an electrical variable.
  • a pressure measuring circuit 37 which is the pressure-dependent variable, is connected to the converter
  • pressure p gem - for example in the form of the measured pressure p in accordance with corresponding measured value or the measured pressure p gem corresponding Messsignals- provides.
  • FIG. 1 shows an example of a piezoresistive transducer which comprises piezoresistive elements 39 which are connected to form a bridge circuit.
  • pressure sensors with a converter based on another converter principle, such as a capacitive converter.
  • the control 11 of the pressure measuring transducer according to the invention is designed to control the deflection device 13 in such a way that the deflection device 13 is measured by the control 11 using the pressure p ge measured continuously by the pressure sensor 1 and / or the pressure measured continuously by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 Temperature T according to certain times the separating membrane 5 in the direction thereof
  • the control 1 1 and the deflection device 13 are preferably designed such that the deflection device 13 can be switched on and off by means of the control 1 1 and / or is designed such that the deflection device 13 in the
  • switched on state exerts either a constant force K of a predetermined size or a force K of a size that can be predetermined by the controller 11 on the separating membrane 5.
  • the deflection device 13 does not exert any force on the separating membrane 5.
  • the pressure measuring transducer comprises an electronically controllable switching device 41, via which the deflection device 13 is switched on and off.
  • This switching device 41 can be designed as a component of the control 11 or be connected to the control 11 such that it is controlled by the control 11.
  • 1 shows an exemplary embodiment in which the coil 29 can be connected via the switching device 41 to a direct current source IDC integrated in the pressure sensor.
  • the electromagnet 17 exerts a force K on the separating membrane 5 or the element connected to it, the size of which can be set on the basis of the magnitude of the current.
  • the direct current source IDC can either be designed such that it generates a current of a predetermined size.
  • the force K has a constant predetermined value when the deflection device 13 is switched on.
  • the direct current source IDC can also be designed as a direct current source IDC which can be regulated by means of the controller 11 and which generates a current of a variable which can be predetermined by means of the controller 11.
  • the magnitude of the force K is predetermined by the controller 11 via the controllable magnitude of the current.
  • the control of the deflection device 13 can, depending on the intended use of the
  • Pressure transducer can be executed in different ways.
  • control 11 is designed such that it switches the deflection device 13 on and off as a function of the pressure p gem measured by the pressure sensor 1.
  • the controller 11 can be connected to the pressure sensor 1 or to the pressure measuring circuit 37 or the
  • Pressure measuring circuit 37 include.
  • control 11 is preferably designed such that it switches on the deflection device 13 when the pressure p gem measured by the pressure sensor 1 when the deflection device 13 is switched off falls below a predetermined lower limit p min and switches the deflection device 13 off when the deflection device is switched on 13 pressure p measured by means of the pressure sensor 1 according to a
  • FIG. 4 shows an example of a time profile p (t) of the pressure p to be measured, which acts on the outside of the separating membrane 5 and which, starting from a first pressure p1 lying above the lower limit p min , to a below the
  • FIG. 5 shows the pressure p gem measured simultaneously with the pressure sensor 1 in the period shown in FIG. 4, as it results when the deflection device 13 is operated in such a way that, when switched on, it exerts a constant force K of a predetermined magnitude on the T racing membrane 5 or the associated element.
  • the curve p (t) comprises a first time range A, in which the pressure p to be measured is greater than or equal to the lower limit p min .
  • the deflection device 13 is switched off in this time range A. Consequently, the pressure P gem (t) measured by means of the pressure sensor 1 corresponds to the pressure p (t) to be measured and decreases steadily.
  • Switching on the deflection device 13 acts like a pressure increase Dr (K) of the pressure p to be measured, which pressure constant corresponds to the constant force K.
  • the measured pressure p according to (t1) rises suddenly at the time t1 by the pressure increase Dr (K).
  • the pressure p to be measured continues to drop until time t2 and then increases again in the subsequent time ranges C and D.
  • the deflection device 13 remains switched on until the measured pressure p according to the constant force K and the pressure p to be measured p (t3) at time t3 exceeds the upper limit p max . This is recognized by the control 1 1 on the basis of the measured pressure p gem (t3), which then switches the deflection device 13 off again.
  • Switching off the deflection device 13 acts like a lowering of the pressure p to be measured, corresponding to the force K which is thereby eliminated.
  • the measured pressure p according to (t3) drops abruptly at time t3 by a pressure drop which is equal in magnitude to the pressure increase Dr (K) previously brought about by switching on the deflection device 13. Consequently, the pressure p measured in the subsequent period D according to (t) again corresponds to the pressure p to be measured.
  • the upper limit p max is preferably predetermined such that it is really greater than the sum of the lower limit p min and the pressure increase Dr (K) of the measured pressure p gem (t) caused by the force K. This offers the advantage that through the
  • Limit value difference H1 between upper limit p max and lower limit p min ensures that stable measurement conditions are still present even if the pressure p to be measured fluctuates in time by less than the limit value difference H1 by the lower limit p min and / or in time by less than the limit value difference H1 by one of the difference between the upper limit p max and the value corresponding to the pressure increase Dr (K) fluctuates.
  • control 11 can be designed in such a way that it adjusts the size of the force K exerted by the deflection device 13 on the basis of the measured pressure p gem and the size of the force K previously exerted on the separating membrane 5 or the element associated therewith stepwise or continuously .
  • the control of the deflection device 13 on the basis of the measured pressure p gem offers the advantage that the pressure measuring transducer can be used in a temperature range specified for the pressure measuring transducer in an enlarged pressure measuring range, the measuring range lower limit of which is equal to the amount of the force K or the greatest force K caused the pressure increase Dr (K) dependent value to be smaller than the lower measuring range limit of a structurally identical pressure sensor without
  • Deflection device 13 is.
  • a liquid that is as incompressible as possible and has the lowest possible vapor pressure is preferably used as the pressure-transmitting liquid.
  • a silicone oil or special liquids known from the prior art which are suitable for this purpose e.g. a silicone oil or special liquids known from the prior art which are suitable for this purpose.
  • Vapor pressure of the liquid not only depends on the internal pressure prevailing in the pressure transmission path 9, but also rises with increasing temperature T. This temperature dependence must be taken into account when activating the deflection device 13. This can be done, for example, by correspondingly dimensioning the force K, the upper limit p max and the lower limit p min and leads to a limitation of the temperature range in which the pressure sensor can be used. Alternatively, the vapor pressure rising with increasing temperature can also be counteracted by designing the controller 11 in such a way that it controls the deflection device 13 as a function of the temperature T gem measured by the temperature sensor TS1, TS2, TS3. In this variant, the
  • Temperature sensor TS1, TS2 preferably arranged such that it is in contact with the pressure-transmitting liquid.
  • the temperature sensor TS1, TS2 e.g. be arranged in the pressure receiving chamber 7 or in the pressure measuring chamber 35.
  • the temperature sensor TS3 can also be used elsewhere in the
  • Pressure transducers for example in an electronics housing 43 surrounding the controller 11, can be accommodated. All three positions are shown in FIG. 1 on the basis of the temperature sensors TS1, TS2 and TS3, each drawn in there as a possible example. Analog to the previous embodiment, the controller 1 1 of the
  • the pressure transducer is optionally preferably designed such that it switches the deflection device 13 on and off as a function of the temperature T gem measured by means of the temperature sensor TS1, TS2, TS3 connected to the controller 11.
  • the controller 11 is preferably designed such that it switches on the deflection device 13 when the temperature T gem measured by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 when the deflection device 13 is switched off exceeds a predetermined upper temperature limit T max and switches the deflection device 13 off when the at activated deflection device 13 by means of
  • Temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T in accordance with a predetermined lower limit temperature T mi n below.
  • This variant takes advantage of the fact that the pressure increase Dr (K) in the pressure transmission path (9) caused by the force K counteracts the formation of the gas phase in the same way as a corresponding one which is dependent on the magnitude of the force K.
  • the upper temperature limit T max is preferably predetermined such that it is really greater than the lower temperature limit T min .
  • it can be specified such that it is greater than or equal to the sum of the lower temperature limit T min and the temperature drop DT (K) corresponding to the force K.
  • K temperature drop DT
  • Limit value difference H2 between the upper temperature limit T max and the lower temperature limit T min has the advantage that it is ensured that stable measuring conditions are still present even if the temperature T fluctuates in time by less than the limit value difference H2 around the lower temperature limit T min or the upper temperature limit T max .
  • control 11 in this variant can be designed in such a way that it increases the magnitude of the force K exerted by the deflection device 13 on the basis of the measured temperature T gem and the magnitude of the force K previously exerted on the separating membrane 5 or the element connected thereto adjusts.
  • the control of the deflection device 13 on the basis of the measured temperature T gem offers the advantage that the pressure transducer is enlarged
  • Temperature range can be used, the upper temperature range of which is greater than the upper temperature range limit of a structurally identical pressure sensor without the pressure increase Dr (K) corresponding to the pressure drop Dr (K) caused by the force K or the greatest force K with regard to the formation of the gas phase Deflection device 13, and its
  • the lower temperature range limit is equal to the lower temperature range limit of the structurally identical pressure transducer without deflection device 13. Regardless of whether the effect of the force is interpreted as a corresponding pressure increase Dr (K) or as a corresponding temperature decrease DT (K), the effect is only present once. This can be taken into account in the case of pressure sensors according to the second variant, for example, in that the upper measuring range limit of the pressure measuring range is set lower by a value corresponding to the amount of pressure increase Dr (K) brought about by the force K or the maximum force K than the upper measuring range limit of an identical pressure measuring sensor without
  • the pressure dependency and the temperature dependence of the vapor pressure of the liquid transmitting the pressure can be taken into account by designing the controller 11 in such a way that it deflects the deflection device 13 as a function of the pressure p gem measured by means of the pressure sensor 1 and that by means of the
  • Temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T gem driven .
  • control 11 is preferably designed in such a way that it uses the measured pressure p gem and the measured temperature T gem
  • Auxiliary quantity G (p ge ; T gem ) is determined, and the deflection device 13 switches on when the deflection device 13, when the deflection device 13 is switched off, determines a predefined auxiliary quantity lower limit G min based on the measured pressure p ge and the measured temperature T gem , auxiliary quantity G (p gem ; T gem ) falls below and the deflection device 13 switches off when the deflection device 13 is switched on with the aid of the measured pressure p ge and the measured temperature T gem auxiliary quantity G (p gem ; T gem )
  • the auxiliary quantity upper limit G max can also be specified here in such a way that it is really greater than the sum of the
  • control 11 can be designed such that it uses the auxiliary variable G (p g em, T g em) to determine the magnitude of the force K exerted by the deflection device 13.
  • Controlling the deflection device 13 on the basis of the auxiliary variable G (p ge ; T gem ) offers the advantage that the pressure sensor in the entire temperature range of a structurally identical pressure sensor without a deflection device in the above described increased pressure measuring range can be used, and the
  • Temperature range lying sub-range of the enlarged temperature measuring range must be limited to a value which lies by the amount of the pressure increase Dr (K) caused by the force K or the greatest force K below the upper limit of the measuring range of the structurally identical pressure sensor without deflection device.
  • the pressure transducer is preferably designed such that it is in the measuring mode
  • Pressure measurement result PM outputs that when the deflection device 13 is switched off corresponds to the pressure p gem measured by the pressure sensor 1, and that when the deflection device 13 is switched on a difference between the pressure p gem measured by the pressure sensor 1 and the pressure increase Dr (K) caused by the force K corresponds to the measured pressure p ge .
  • This pressure measurement result PM can be determined, for example, by means of a measuring device 45 integrated in the pressure measurement sensor and displayed in the form of a pressure measurement value corresponding to the pressure measurement result PM and / or output in the form of an output signal corresponding to the pressure measurement result PM.
  • the electromagnet 17 according to the invention can include
  • Pressure measuring transducers additionally comprise a deflection measuring circuit 47 which can be connected or connected to the electromagnet 17 and which is designed such that it deflects the separating membrane 5 as a function of the pressure p acting on the separating membrane 5 when the deflecting device 13 is switched off on the basis of a property which is dependent on the deflection of the separating membrane 5 of the electromagnet 17, such as whose inductance L or a variable dependent on its inductance L is determined.
  • 1 shows an exemplary embodiment in which the coil 29 via the electronically controllable switching device 41 with the deflection device 13 switched on to the direct current source IDC and with the deflection device 13 switched off
  • Deflection measuring circuit 47 is connected.
  • the pressure sensor preferably comprises one
  • Test device 49 which is designed in such a way that it checks the functionality and / or the measuring accuracy of the pressure transducer when the deflection device 13 is switched off using the pressure p ge measured by the pressure sensor 1 and the deflection of the separating membrane 5 determined in parallel by means of the deflection measuring circuit 47.
  • the test device 49 can be designed as a separate test device 49 connected to the deflection measuring circuit 47 and the pressure sensor 1 or the pressure measuring circuit 37 or can be integrated at another point in the pressure measuring sensor.
  • the test device 49 is preferably designed such that that it outputs a test result PG of the check and / or triggers a warning or an alarm if the measured deflection and the measured pressure p gem or their rates of change differ from one another by more than a predetermined tolerance.

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Abstract

The invention relates to a pressure gauge comprising a pressure sensor (1), a pressure transmitter (3) connected upstream of the pressure sensor (1) and having an isolation diaphragm (5), the outer side of which can be supplied with pressure (p) and under which a pressure receiving chamber (7) is enclosed, and comprising a hydraulic pressure transmission path (9) which is connected to the pressure receiving chamber (7) and filled with a pressure transmitting fluid, and which transmits the pressure (p) acting on the outer side of the isolation diaphragm (5) to the pressure sensor (1), said pressure gauge being suitable for use in a wide range of applications. In addition, the diaphragm seal (3) comprises a deflection device (13) which can be actuated by means of a controller (11) connected to the pressure sensor (1) and/or to a temperature sensor (TS1, TS2, TS3), and which is designed to exert a force (K) on the isolation diaphragm (5), or on an element connected to the isolation diaphragm (5), said force deflecting the isolation diaphragm (5) in the direction of its diaphragm bed (15), at times that are determined by the controller (11) and that are based on a pressure (pgem) measured continuously by the pressure sensor (1) and/or a temperature (Tgem ) measured continuously by the temperature sensor (TS1, TS2, TS3).

Description

DRUCKMESSAUFNEHMER MIT EINRICHTUNG ZUR AUSLENKUNG EINER TRENNMEMBRAN PRESSURE GAUGE WITH DEVICE FOR DEFLECTING A SEPARATING MEMBRANE
Die Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer, mit The invention relates to a pressure sensor, with
einem Drucksensor, und a pressure sensor, and
einem dem Drucksensor vorgeschalteten Druckmittler, der eine Trennmembran umfasst, deren Außenseite mit einem Druck beaufschlagbar ist und unter der eine a diaphragm seal upstream of the pressure sensor, which comprises a separating membrane, the outside of which can be pressurized and under which one
Druckempfangskammer eingeschlossen ist, und Pressure receiving chamber is included, and
einem an die Druckempfangskammer angeschlossenen, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllten, hydraulischen Druckübertragungspfad, der den auf die Außenseite der Trennmembran einwirkenden Druck auf den Drucksensor überträgt. a hydraulic pressure transmission path connected to the pressure receiving chamber and filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure acting on the outside of the separating membrane to the pressure sensor.
Druckmessaufnehmer werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Industriezweigen zur Messung von Drücken eingesetzt. Bei Druckmessaufnehmern der eingangs genannten Art steht die den Druck übertragende Flüssigkeit unter einem in dem hydraulischen Druckübertragungspfad herrschenden Innendruck. Dieser Innendruck folgt dem von außen auf die T rennmembran einwirkenden, zu messenden Druck und ist folglich umso geringer ist, je geringer der zu messende Druck ist. Zugleich weist die den zu messenden Druck übertragenden Flüssigkeit einen druck- und temperaturabhängigen Dampfdruck auf, der zu führt, dass sich im hydraulischen Druckübertragungspfads eine Gasphase ausbildet, die umso stärker ausgeprägt ist, je kleiner der Innendruck ist, und die umso stärker ausgeprägt ist, je größer die Temperatur ist, der die Flüssigkeit ausgesetzt ist. Je stärker die Gasphase ausgeprägt ist, umso stärker beeinträchtigt sie die Druckübertragungseigenschaften des hydraulischen Pressure sensors are used in a variety of different industries to measure pressures. In pressure transducers of the type mentioned at the outset, the liquid transmitting the pressure is under an internal pressure prevailing in the hydraulic pressure transmission path. This internal pressure follows the pressure to be measured which acts on the separating membrane from the outside and is consequently lower, the lower the pressure to be measured. At the same time, the liquid transferring the pressure to be measured has a pressure-dependent and temperature-dependent vapor pressure, which leads to the formation of a gas phase in the hydraulic pressure transmission path, which is more pronounced the lower the internal pressure is, and the more pronounced it is is higher the temperature to which the liquid is exposed. The stronger the gas phase, the more it affects the pressure transmission properties of the hydraulic
Druckübertragungspfads. Beeinträchtigungen der Druckübertragungseigenschaften führen zu einer dementsprechenden Verschlechterung der mit dem Druckmessaufnehmer erzielbaren Messgenauigkeit. Pressure transfer path. Impairments in the pressure transmission properties lead to a corresponding deterioration in the measuring accuracy that can be achieved with the pressure sensor.
Entsprechend können Druckmessaufnehmer der eingangs genannten Art nur zur Messung von Drücken eingesetzt werden, die größer als ein vom Dampfdruck der verwendeten Flüssigkeit abhängiger Mindestdruck sind. Accordingly, pressure sensors of the type mentioned at the outset can only be used to measure pressures which are greater than a minimum pressure which is dependent on the vapor pressure of the liquid used.
Darüber hinaus können sie nur bei Temperaturen eingesetzt werden, die kleiner als eine vom Dampfdruck der verwendeten Flüssigkeit abhängige Maximaltemperatur sind. Beides führt sowohl für sich genommen als auch in Kombination zu einer Beschränkung des Einsatzbereichs, in dem Druckmessaufnehmer der eingangs genannten Art eingesetzt werden können. In addition, they can only be used at temperatures which are lower than a maximum temperature dependent on the vapor pressure of the liquid used. Both on their own and in combination, this leads to a limitation of the area of application in which pressure sensors of the type mentioned at the beginning can be used.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Druckmessaufnehmer der eingangs genannten Art anzugeben, der in einem größeren Einsatzbereich eingesetzt werden kann. Hierzu umfasst die Erfindung einen Druckmessaufnehmer, mit It is an object of the invention to provide a pressure transducer of the type mentioned at the outset, which can be used in a larger area of use. To this end, the invention includes a pressure sensor, with
einem Drucksensor, a pressure sensor,
einem dem Drucksensor vorgeschalteten Druckmittler, der eine Trennmembran umfasst, deren Außenseite mit einem Druck beaufschlagbar ist und unter der eine a diaphragm seal upstream of the pressure sensor, which comprises a separating membrane, the outside of which can be pressurized and under which one
Druckempfangskammer eingeschlossen ist, und Pressure receiving chamber is included, and
einem an die Druckempfangskammer angeschlossenen, mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllten, hydraulischen Druckübertragungspfad, der den auf die Außenseite der Trennmembran einwirkenden Druck auf den Drucksensor überträgt, a hydraulic pressure transmission path connected to the pressure receiving chamber and filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure acting on the outside of the separating membrane to the pressure sensor,
der sich dadurch auszeichnet, dass der Druckmittler eine mittels einer an den which is characterized in that the diaphragm seal is connected to the
Drucksensor und/oder an einen Temperatursensor angeschlossenen Steuerung Pressure sensor and / or controller connected to a temperature sensor
ansteuerbare Auslenkeinrichtung umfasst, die dazu ausgestaltet ist zu durch die Steuerung anhand eines fortlaufend mittels des Drucksensor gemessenen Drucks und/oder einer fortlaufend mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur bestimmten Zeiten eine die Trennmembran in Richtung deren Membranbett auslenkende Kraft auf die Controllable deflection device, which is configured to a time by the control on the basis of a pressure measured continuously by means of the pressure sensor and / or a temperature measured continuously by means of the temperature sensor, a force deflecting the separating membrane in the direction of the membrane bed thereof
Trennmembran oder ein mit der Trennmembran verbundenes Element auszuüben. Separation membrane or an element connected to the separation membrane.
Erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer bieten den Vorteil, dass sich eine mittels der Auslenkeinrichtung auf die Trennmembran ausgeübte Kraft auf den gesamten Pressure transducers according to the invention offer the advantage that a force exerted on the separating membrane by means of the deflection device acts on the entire
Druckmessaufnehmer wie eine der Kraft entsprechende Druckerhöhung des auf die Außenseite der Trennmembran einwirkenden Drucks auswirkt. Das Ausüben der Kraft führt somit zu einem der Kraft entsprechenden Anstieg des Innendrucks, der der Ausbildung der Gasphase entgegen wirkt. Die Kraft wirkt somit in Bezug auf die Ausbildung der Gasphase genauso, wie eine bei gleichbleibender Temperatur erfolgende Druckerhöhung des zu messenden Drucks oder eine bei gleichbleibendem zu messenden Druck erfolgende Temperaturabsenkung der Temperatur. Das führt dazu, dass erfindungsgemäße Pressure sensor acts as a pressure increase corresponding to the force of the pressure acting on the outside of the separating membrane. The application of the force thus leads to an increase in the internal pressure corresponding to the force, which counteracts the formation of the gas phase. With regard to the formation of the gas phase, the force thus acts in exactly the same way as an increase in pressure of the pressure to be measured at a constant temperature or a temperature decrease in temperature which occurs at a constant pressure to be measured. This leads to the invention
Druckmessaufnehmer in einem größeren Einsatzbereich eingesetzt werden können als baugleiche Druckmessaufnehmer ohne eine auf die oben genannte Weise angesteuerte Auslenkungseinrichtung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kraft unmittelbar auf die T rennmembran oder das damit verbundene Element ausgeübt wird. Hierdurch kann sie in definierter Weise unabhängig von dem auf die Trennmembran wirkenden Druck, der Temperatur und den Druckübertragungseigenschaften der Flüssigkeit vorgegeben werden. Eine erste Weiterbildung erfindungsgemäßer Druckmessaufnehmer zeichnet sich dadurch aus, dass Pressure sensors can be used in a larger area of application than identical pressure sensors without a deflection device controlled in the manner mentioned above. Another advantage is that the force is exerted directly on the separating membrane or the element connected to it. As a result, it can be specified in a defined manner independently of the pressure acting on the separating membrane, the temperature and the pressure transmission properties of the liquid. A first further development of pressure transducers according to the invention is characterized in that
die Trennmembran magnetisch oder ferromagnetisch ist oder mit einem magnetischen oder ferromagnetischen Element verbunden ist, und the separating membrane is magnetic or ferromagnetic or is connected to a magnetic or ferromagnetic element, and
die Auslenkeinrichtung einen Elektromagnet umfasst, der dazu ausgebildet ist zu durch die Steuerung vorgegebenen Zeiten die die Trennmembran in Richtung deren Membranbett auslenkende Kraft auf die magnetische oder ferromagnetische the deflection device comprises an electromagnet which is designed to move the separating membrane in the direction thereof at times predetermined by the control Membrane bed deflecting force on the magnetic or ferromagnetic
T rennmembran oder das mit der T rennmembran verbundene magnetische oder ferromagnetische Element auszuüben. Eine Weiterbildung der ersten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass Separation membrane or the magnetic or ferromagnetic element connected to the separation membrane. A further development of the first further training is characterized in that
der Elektromagnet im Druckmittler integriert ist, the electromagnet is integrated in the diaphragm seal,
eine Spule des Elektromagneten derart ausgerichtet ist, dass eine Verlängerung von deren Längsachse parallel zur Flächennormale auf die Trennmembran durch die Mitte der Trennmembran hindurch verläuft, a coil of the electromagnet is oriented such that an extension of its longitudinal axis runs parallel to the surface normal to the separating membrane through the center of the separating membrane,
die Spule derart angeordnet ist, dass sie einen Abschnitt des von der the coil is arranged so that it has a portion of the
Druckempfangskammer zum Drucksensor verlaufenden Druckübertragungspfads außenseitlich allseitig umgibt, und/oder Pressure receiving chamber surrounding the pressure sensor running pressure transmission path on all sides, and / or
der Elektromagnet einen zumindest abschnittweise von der Spule umgebenen hohlzylindrischen Kern umfasst, durch den ein in der Druckempfangskammer mündender Endbereich des hydraulischen Druckübertragungspfad hindurch verläuft. the electromagnet comprises a hollow cylindrical core, at least in sections surrounded by the coil, through which an end region of the hydraulic pressure transmission path that opens into the pressure receiving chamber runs.
Eine weitere Weiterbildung der ersten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckmessaufnehmer A further development of the first development is characterized in that the pressure sensor
eine an den Elektromagnet anschließbare oder angeschlossene one that can be connected or connected to the electromagnet
Auslenkungsmessschaltung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie eine von dem auf die Trennmembran einwirkenden Druck abhängige Auslenkung der Trennmembran bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung anhand einer von der Auslenkung der Trennmembran abhängigen Eigenschaft des Elektromagneten, einer Induktivität des Elektromagneten oder einer von der Induktivität des Elektromagneten abhängigen Größe bestimmt, und Deflection measuring circuit which is designed such that it has a deflection of the separating membrane which is dependent on the pressure acting on the separating membrane when the deflection device is switched off on the basis of a property of the electromagnet which is dependent on the deflection of the separating membrane, an inductance of the electromagnet or a variable which is dependent on the inductance of the electromagnet determined, and
eine Prüfeinrichtung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie die Funktionsfähigkeit und/oder die Messgenauigkeit des Druckmessaufnehmer bei ausgeschalteter comprises a test device which is designed such that it functions and / or the measuring accuracy of the pressure transducer when switched off
Auslenkeinrichtung anhand des mittels des Drucksensors gemessenen Drucks und der parallel hierzu mittels der Auslenkungsmessschaltung ermittelten Auslenkung der Deflection device on the basis of the pressure measured by means of the pressure sensor and the deflection of the deflection measurement circuit determined in parallel thereto
Trennmembran überprüft. Separation membrane checked.
Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Trennmembran aus einem Edelstahl oder einem austenitischen Edelstahl besteht, oder die Trennmembran zumindest abschnittweise oder insgesamt aus einem magnetischen Material, aus einem A second further development is characterized in that the separating membrane consists of a stainless steel or an austenitic stainless steel, or the separating membrane consists of a magnetic material, at least in sections or as a whole
ferromagnetischen Material, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl oder aus einem Superduplex-Stahl besteht. ferromagnetic material, made of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel or of a super duplex steel.
Eine dritte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das mit der Trennmembran verbundene magnetische oder ferromagnetische Element eine auf einer in die A third further development is characterized in that the magnetic or ferromagnetic element connected to the separating membrane fits one into the
Druckempfangskammer hinein weisenden Innenseite der Trennmembran angeordnete Scheibe umfasst, wobei die Scheibe a) aus einem magnetischen oder ferromagnetischen Material, aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Legierung, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl, aus einem Superduplex-Stahl, aus Eisen, aus Gusseisen, aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Keramik, aus einer ferritischen Keramik oder aus einem Eisenoxid besteht, Pressure receiving chamber facing inside the separating membrane arranged disc, said disc a) of a magnetic or ferromagnetic material, of a magnetic or ferromagnetic alloy, of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel, of a super duplex steel, of iron, of cast iron, of a magnetic or ferromagnetic ceramic , consists of a ferritic ceramic or an iron oxide,
b) als Beschichtung oder als galvanische Beschichtung auf die Trennmembran aufgebracht oder durch eine Fügung oder eine Lötung mit der Trennmembran verbunden ist, c) bei einer Materialstärke der Trennmembran von 25 pm bis 200 gm eine Scheibendicke von 0,1 pm bis 500 pm aufweist, bei einer Materialstärke der Trennmembran von 25 pm bis 100 pm eine Scheibendicke von 0,1 pm bis 300 pm aufweist oder bei einer b) applied to the separating membrane as a coating or as a galvanic coating or connected to the separating membrane by joining or soldering, c) has a disk thickness of 0.1 pm to 500 pm with a material thickness of the separating membrane of 25 pm to 200 gm, with a material thickness of the separating membrane of 25 pm to 100 pm has a pane thickness of 0.1 pm to 300 pm or at a
Materialstärke der Trennmembran von Material thickness of the separating membrane from
50 pm bis 200 pm eine Scheibendicke von 10 pm bis 500 pm aufweist, und/oder d) einen Durchmesser aufweist, der geringer als ein Durchmesser der T rennmembran ist und/oder bei einem Durchmesser der Trennmembran von 20 mm bis 90 mm einen Durchmesser von 2 mm bis 15 mm aufweist, wobei die Scheibe konzentrisch zur Trennmembran angeordnet ist. 50 pm to 200 pm has a disk thickness of 10 pm to 500 pm, and / or d) has a diameter which is smaller than a diameter of the separating membrane and / or a diameter of 20 mm to 90 mm for a separating membrane 2 mm to 15 mm, the disc being arranged concentrically to the separating membrane.
Eine vierte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das mit der Trennmembran verbundene Element einen auf einer in die Druckempfangskammer hinein weisenden Innenseite der Trennmembran montierten Permanentmagnet umfasst. A fourth development is characterized in that the element connected to the separating membrane comprises a permanent magnet mounted on an inside of the separating membrane pointing into the pressure receiving chamber.
Eine Weiterbildung der vierten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Permanentmagnet in einen an die Druckempfangskammer angrenzenden Endbereich des Druckübertragungspfades hinein erstreckt, der außenseitlich zumindest abschnittweise von einer Spule des Elektromagneten umgeben ist. A further development of the fourth further development is characterized in that the permanent magnet extends into an end region of the pressure transmission path which is adjacent to the pressure receiving chamber and which is surrounded on the outside at least in sections by a coil of the electromagnet.
Eine fünfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Elektromagnet derart ausgerichtet ist, dass die damit auf die Trennmembran oder das auf der Innenseite der Trennmembran mit einem die Trennmembranmitte umfassenden zentralen Bereich der Trennmembran verbundene Element ausübbare magnetische Anziehungskraft in einer parallel zur Flächennormale auf die Trennmembran durch eine Mitte der Trennmembran hindurch verlaufenden Richtung maximal ist. A fifth further development is characterized in that the electromagnet is oriented in such a way that the magnetic attraction force that can be exerted on the separating membrane or on the element on the inside of the separating membrane with a central area of the separating membrane that surrounds the separating membrane center is exerted on the separating membrane in a manner parallel to the surface normal is maximum through a center of the separating membrane.
Eine sechste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerung und die Auslenkeinrichtung derart ausgebildet sind, dass die Auslenkeinrichtung mittels der Steuerung einschaltbar und ausschaltbar ist und/oder die Auslenkeinrichtung im A sixth further development is characterized in that the control and the deflection device are designed such that the deflection device can be switched on and off by means of the control and / or the deflection device in the
eingeschalteten Zustand entweder eine konstante Kraft vorgegebener Größe oder eine Kraft einer mittels der Steuerung vorgegebenen Größe auf die Trennmembran ausübt. switched on state exerts either a constant force of a predetermined size or a force of a size predetermined by the control on the separating membrane.
Weitere Weiterbildungen zeichnen sich dadurch aus, dass a) die Steuerung derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors gemessenen Druck einschaltet, wenn der bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung mittels des Drucksensors gemessene Druck eine vorgegebene Untergrenze unterschreitet und die Auslenkeinrichtung ausschaltet, wenn der bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung mittels des Drucksensors gemessene Druck eine vorgegebene Obergrenze überschreitet, Further training courses are characterized by the fact that a) the controller is designed such that it switches on the deflection device as a function of the pressure measured by means of the pressure sensor if the pressure measured by means of the pressure sensor when the deflection device is switched off falls below a predetermined lower limit and switches off the deflection device if the pressure sensor is switched on when the deflection device is switched on measured pressure exceeds a predetermined upper limit,
b) die Steuerung derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur eine vorgegebene Temperaturobergrenze überschreitet, und die Auslenkeinrichtung ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur eine vorgegebene b) the controller is designed such that it switches on the deflection device when the temperature measured by the temperature sensor when the deflection device is switched off exceeds a predetermined upper temperature limit, and switches off the deflection device when the temperature measured by means of the temperature sensor when the deflection device is switched on
Temperaturuntergrenze unterschreitet, oder Temperature falls below the lower limit, or
c) die Steuerung derart ausgebildet ist, dass sie c) the controller is designed such that it
c1 ) anhand des gemessenen Drucks und der gemessenen Temperatur eine Hilfsgröße bestimmt, indem sie von dem gemessenen Druck einen von der gemessenen Temperatur abhängigen, mit steigender Temperatur ansteigenden Wert abzieht, c1) determines an auxiliary variable on the basis of the measured pressure and the measured temperature by subtracting from the measured pressure a value which is dependent on the measured temperature and increases with increasing temperature,
c2) die Auslenkeinrichtung einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung bestimmte Hilfsgröße eine vorgegebene Hilfsgrößenuntergrenze unterschreitet, und c3) die Auslenkeinrichtung ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung bestimmte Hilfsgröße eine vorgegebene Hilfsgrößenobergrenze überschreitet. c2) switches on the deflection device when the auxiliary variable determined when the deflection device is switched off falls below a predetermined auxiliary size lower limit, and c3) switches off the deflection device when the auxiliary variable determined when the deflection device is switched on exceeds a predetermined auxiliary size upper limit.
Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildungen zeichnet sich dadurch aus, dass a) die Obergrenze echt größer als die Summe aus der Untergrenze und einem durch die Kraft bewirkten Druckanstieg des gemessenen Drucks ist, A further development of the last-mentioned further developments is characterized in that a) the upper limit is really greater than the sum of the lower limit and a pressure increase in the measured pressure caused by the force,
b) die Temperaturobergrenze echt größer als die Temperaturuntergrenze ist, oder c) die Hilfsgrößenobergrenze echt größer als die Summe aus der b) the upper temperature limit is really greater than the lower temperature limit, or c) the auxiliary size upper limit is really greater than the sum of the
Hilfsgrößenuntergrenze und einem durch die Kraft bewirkten Druckanstieg des Auxiliary size lower limit and a pressure increase of the
gemessenen Drucks ist. Eine siebte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerung derart ausgebildet ist, dass sie die Größe der von der Auslenkeinrichtung ausgeübten Kraft anhand des gemessenen Drucks und/oder der gemessenen Temperatur, sowie der Größe der zuvor auf T rennmembran oder das damit verbundene Element ausgeübten Kraft stufenweise oder kontinuierlich anpasst. measured pressure. A seventh development is characterized in that the control is designed in such a way that it determines the size of the force exerted by the deflection device on the basis of the measured pressure and / or the measured temperature, and the size of the force previously exerted on the separating membrane or the element connected to it Adapts force gradually or continuously.
Eine achte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckmessaufnehmer derart ausgebildet ist, dass er ein Druckmessergebnis ausgibt, das bei ausgeschalteter An eighth development is characterized in that the pressure measuring transducer is designed in such a way that it outputs a pressure measurement result which, when switched off
Auslenkeinrichtung dem mittels des Drucksensors gemessenen Druck entspricht, und das bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung einer Differenz zwischen dem mittels des Drucksensors gemessenen Druck und einem durch die Kraft bewirkten Druckanstieg des gemessenen Drucks entspricht. Deflection device corresponds to the pressure measured by means of the pressure sensor, and that, when the deflection device is switched on, corresponds to a difference between that by means of the Pressure sensor measured pressure and a pressure increase caused by the force of the measured pressure corresponds.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Bauteile von zum Teil sehr unterschiedlicher Größe darstellen zu können, wurde eine nicht immer maßstabsgetreue Darstellung gewählt. The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures in the drawing, in which three exemplary embodiments are shown. Identical elements are provided with the same reference symbols in the figures. In order to be able to display components of in part very different sizes, a representation that was not always to scale was chosen.
Fig. 1 zeigt: einen Druckmessaufnehmer mit einem Druckmittler mit einer magnetischen oder ferromagnetischen T rennmembran; 1 shows: a pressure sensor with a diaphragm seal with a magnetic or ferromagnetic separating membrane;
Fig. 2 zeigt: einen Druckmittler auf dessen Trennmembran eine magnetische oder ferromagnetische Scheibe angeordnet ist; 2 shows: a diaphragm seal on the separating membrane of which a magnetic or ferromagnetic disk is arranged;
Fig. 3 zeigt: einen Druckmittler mit einer mit einem Permanentmagnet verbundenen 3 shows: a diaphragm seal with a diaphragm connected to a permanent magnet
Trennmembran; Separation membrane;
Fig. 4 zeigt: einen zeitlichen Verlaufs eines auf eine Außenseite einer T rennmembran einwirkenden Drucks, und 4 shows: a time profile of a pressure acting on an outside of a separating membrane, and
Fig. 5 zeigt: ein Beispiel eines in dem in Fig. 4 dargestellten Zeitraum mit einem FIG. 5 shows: an example of a period with one in the period shown in FIG. 4
Drucksensor eines erfindungsgemäßen Druckmessumformers gemessenen Drucks. Pressure sensor of a pressure transducer measured according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers, der einen Drucksensor 1 und einen dem Drucksensor 1 vorgeschalteten Druckmittler 3 umfasst. Der Druckmittler 3 umfasst eine Trennmembran 5, deren Außenseite mit einem vom 1 shows an example of a pressure sensor according to the invention, which comprises a pressure sensor 1 and a pressure transmitter 3 connected upstream of the pressure sensor 1. The diaphragm seal 3 comprises a separating membrane 5, the outside of which with a
Druckmessaufnehmer zu messenden Druck p beaufschlagbar ist. Unter der Pressure sensor to be measured pressure p can be acted upon. Under the
Trennmembran 5 ist eine Druckempfangskammer 7 eingeschlossen. An die Separation membrane 5, a pressure receiving chamber 7 is included. To the
Druckempfangskammer 7 ist ein mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllter, hydraulischer Druckübertagungspfad 9 angeschlossen, der den auf die Außenseite der Trennmembran 5 einwirkenden Druck p auf den Drucksensor 1 überträgt. Pressure receiving chamber 7 is connected to a hydraulic pressure transmission path 9 filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits the pressure p acting on the outside of the separating membrane 5 to the pressure sensor 1.
Erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer zeichnen sich dadurch aus, dass deren Pressure sensors according to the invention are characterized in that their
Druckmittler 3 eine mittels einer an den Drucksensor 1 und/oder an einen Diaphragm seal 3 one by means of a to the pressure sensor 1 and / or to one
Temperatursensor TS1 , TS2, TS3 angeschlossenen Steuerung 1 1 ansteuerbare Temperature sensor TS1, TS2, TS3 connected controller 1 1 controllable
Auslenkeinrichtung 13 umfasst, die dazu ausgestaltet ist zu durch die Steuerung 1 1 anhand eines fortlaufend mittels des Drucksensor 1 gemessenen Drucks pgem und/oder einer fortlaufend mittels des Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem bestimmten Zeiten eine die Trennmembran 5 in Richtung deren Membranbett 15 auslenkende Kraft K auf die Trennmembran 5 auszuüben. Erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer weisen die eingangs genannten Vorteile auf. Dabei können einzelne Komponenten unterschiedliche für sich genommen oder auch in Kombination miteinander einsetzbare Ausgestaltungen aufweisen. Eine besonders bevorzugte in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform sieht vor, dass dieDeflection device 13 comprises, which is adapted to by the controller 1 1 with reference to a continuously measured by the pressure sensor 1 pressure p ge m and / or a continuously gem by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T certain times, a separation membrane 5 in Direction of the membrane bed 15 deflecting force K to exert on the separating membrane 5. Pressure transducers according to the invention have the advantages mentioned at the outset. Individual components can have different configurations that can be used individually or in combination with one another. A particularly preferred embodiment shown in Fig. 1 provides that the
Trennmembran 5 magnetisch oder ferromagnetisch ist und die Auslenkeinrichtung 13 einen Elektromagnet 17 umfasst, der dazu ausgebildet ist zu durch die Steuerung 1 1 Separating membrane 5 is magnetic or ferromagnetic and the deflection device 13 comprises an electromagnet 17 which is designed to be controlled by the controller 11
vorgegebenen Zeiten die die Trennmembran 5 in Richtung deren Membranbett 15 auslenkende Kraft K auf die Trennmembran 5 auszuüben. predetermined times to exert the force K deflecting the separating membrane 5 in the direction of its membrane bed 15 on the separating membrane 5.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Trennmembran 5 zumindest abschnittweise, vorzugsweise jedoch insgesamt aus einem magnetischen oder ferromagnetischen Material. Insoweit kann die Trennmembran 5 z.B. aus einer magnetischen Legierung, aus einer ferromagnetischen Legierung, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl oder aus einem Superduplex-Stahl bestehen. In this embodiment, the separating membrane 5 consists at least in sections, but preferably overall, of a magnetic or ferromagnetic material. In this respect, the separating membrane 5 can e.g. consist of a magnetic alloy, a ferromagnetic alloy, a ferromagnetic steel, a ferritic steel, a duplex steel or a super duplex steel.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zur Erzeugung der die Trennmembran 5 auslenkenden Kraft K keine Komponenten erforderlich sind, die This embodiment offers the advantage that no components are required to generate the force K that deflects the separating membrane 5
Druckübertragungseigenschaften der Trennmembran 5 verändern. Change the pressure transmission properties of the separation membrane 5.
Alternativ kann die Trennmembran 5 mit einem magnetischen oder ferromagnetischen Element verbunden sein und die Auslenkeinrichtung 13 einen Elektromagneten 17 umfassen, der dazu ausgebildet ist zu durch die Steuerung 1 1 vorgegebenen Zeiten die die Trennmembran 5 in Richtung deren Membranbett 15 auslenkende magnetische Kraft K auf das mit der Trennmembran 5 verbundene Element auszuüben. Alternatively, the separating membrane 5 can be connected to a magnetic or ferromagnetic element and the deflecting device 13 can comprise an electromagnet 17, which is designed to control the magnetic force K which deflects the separating membrane 5 in the direction of its membrane bed 15 at times predetermined by the controller the separating membrane 5 exercise element.
Fig. 2 zeigt als ein Beispiel hierzu einen anstelle des in Fig. 1 dargestellten Druckmittlers 3 einsetzbaren Druckmittler, bei dem auf einer in die Druckempfangskammer 7 hinein weisenden Innenseite der Trennmembran 5 eine mit der Trennmembran 5 verbundene magnetische oder ferromagnetische Scheibe 19 angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Material der T rennmembran 5 innerhalb weiterer Grenzen frei wählbar ist und die Trennmembran 5 optional auch aus einem nicht magnetischen Material, wie z.B. einem Edelstahl, insb. einem austenitischen Edelstahl, bestehen kann. Als Scheibe 19 eignet sich eine Scheibe 19 aus einem magnetischen oder As an example of this, FIG. 2 shows a diaphragm seal that can be used instead of the diaphragm seal 3 shown in FIG. 1, in which a magnetic or ferromagnetic disk 19 connected to the separation diaphragm 5 is arranged on the inside of the separation diaphragm 5 pointing into the pressure receiving chamber 7. This embodiment offers the advantage that the material of the separating membrane 5 can be freely selected within further limits and the separating membrane 5 optionally also made of a non-magnetic material, such as e.g. a stainless steel, esp. an austenitic stainless steel. A disk 19 made of a magnetic or
ferromagnetischen Material. Insoweit kann die Scheibe 19 z.B. aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Legierung, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl, aus einem Superduplex-Stahl, aus Eisen oder aus Gusseisen bestehen. Alternativ kann die Scheibe 19 aber auch aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Keramik oder aus einer ferritischen Keramik, wie z.B. einem Eisenoxid, bestehen. ferromagnetic material. In this respect, the disk 19 can consist, for example, of a magnetic or ferromagnetic alloy, of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel, of a super-duplex steel, of iron or of cast iron. Alternatively, the disk 19 can also be made from a magnetic or ferromagnetic ceramic or consist of a ferritic ceramic, such as an iron oxide.
Die Scheibe 19 kann je nach Scheibendicke und Material der Scheibe 19, z.B. als The disc 19 can, depending on the thickness and material of the disc 19, e.g. as
Beschichtung, z.B. als galvanische Beschichtung, auf die Trennmembran 5 aufgebracht oder durch eine Fügung, wie z.B. eine Lötung, mit der Trennmembran 5 verbunden sein. Coating, e.g. as a galvanic coating, applied to the separating membrane 5 or by a joint, such as e.g. a soldering, to be connected to the separating membrane 5.
Alternativ oder zusätzlich hierzu weist die Scheibe 19 vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1 gm bis 500 gm auf. Im Vergleich dazu kann die Trennmembran 5 z.B. eine Alternatively or in addition to this, the disk 19 preferably has a layer thickness of 0.1 gm to 500 gm. In comparison, the separation membrane 5 can e.g. a
Materialstärke im Bereich von 25 gm bis 200 gm aufweisen. Dabei wird die Materialstärke der Trennmembran 5 vorzugsweise umso größer angesetzt, je größer die mittels des Druckmessaufnehmers zu messenden Drücke p sind. Insoweit weist die Scheibe 19 bei einer Materialstärke der Trennmembran 5 von 25 gm bis 100 gm vorzugsweise eine Scheibendicke von 0,1 gm bis 300 gm auf, wohingegen sie bei einer Materialstärke der Trennmembran 5 von 50 gm bis 200 gm vorzugsweise eine Scheibendicke von 10 gm bis 500 gm aufweist. Have material thickness in the range of 25 gm to 200 gm. The material thickness of the separating membrane 5 is preferably set the greater, the greater the pressures p to be measured by means of the pressure measuring sensor. In this respect, the disk 19 preferably has a disk thickness of 0.1 gm to 300 gm with a material thickness of the separating membrane 5 of 25 gm to 100 gm, whereas it preferably has a disk thickness of 10 gm with a material thickness of the separating membrane 5 from 50 gm to 200 gm up to 500 gm.
Grundsätzlich kann die Scheibe 19 bei vergleichsweise geringer Scheibendicke als vollflächige Beschichtung auf die Trennmembran 5 aufgebracht sein. Vorzugsweise weist die konzentrische zur T rennmembran 5 angeordnete Scheibe 19 jedoch einen In principle, the pane 19 can be applied as a full-surface coating to the separating membrane 5 with a comparatively small pane thickness. Preferably, however, the disc 19 arranged concentrically to the separating membrane 5 has one
Durchmesser auf, der geringer als ein Durchmesser der Trennmembran 5 ist. Insoweit weist die Scheibe 19 bei einem Durchmesser der T rennmembran 5 von 20 mm bis 90 mm vorzugsweise einen Durchmesser von 2 mm bis 15 mm auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Druckübertragungseigenschaften der Trennmembran 5 durch die hier lediglich mit einem mittleren Membranbereich der Trennmembran 5 verbundene Scheibe 19 auch dann nur in vergleichsweise geringem Maße verändert werden, wenn die Scheibe 19 eine vergleichsweise große Scheibendicke aufweist und/oder die Scheibendicke größer als die Materialstärke der Trennmembran 5 ist. Fig. 3 zeigt als weiteres Beispiel einen anstelle des in Fig. 1 dargestellten Druckmittlers 3 einsetzbaren Druckmittler, bei dem auf einer in die Druckempfangskammer 7 hinein weisenden Innenseite der Trennmembran 5 ein Permanentmagnet 21 montiert ist. Dieser Permanentmagnet 21 kann z.B. auf einer auf der Innenseite der Trennmembran 5 angeordneten, mit der Trennmembran 5 verbundenen Halterung 23 montiert sein. Diameter that is less than a diameter of the separation membrane 5. In this respect, the disc 19 has a diameter of the separating membrane 5 of 20 mm to 90 mm, preferably a diameter of 2 mm to 15 mm. This embodiment offers the advantage that the pressure transmission properties of the separating membrane 5 are only changed to a comparatively small extent by the pane 19 connected here only to a central membrane region of the separating membrane 5 if the pane 19 has a comparatively large pane thickness and / or the pane thickness is greater than the material thickness of the separating membrane 5. 3 shows, as a further example, a diaphragm seal which can be used instead of the diaphragm seal 3 shown in FIG. 1 and in which a permanent magnet 21 is mounted on an inside of the separating membrane 5 pointing into the pressure receiving chamber 7. This permanent magnet 21 can e.g. be mounted on a holder 23 arranged on the inside of the separating membrane 5 and connected to the separating membrane 5.
Auch diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Trennmembran 5 aus einem nicht magnetischen Material, wie z.B. einem Edelstahl, insb. einem austenitischen Edelstahl, bestehen kann. Darüber hinaus bietet sie den Vorteil, dass über den mit der This embodiment also offers the advantage that the separating membrane 5 is made of a non-magnetic material, such as a stainless steel, esp. an austenitic stainless steel. In addition, it offers the advantage that it can be used with the
Trennmembran 5 verbundenen Permanentmagneten 21 mittels des Elektromagneten 17 größere Kräfte K auf die Trennmembran 5 ausgeübt werden können, als das bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Varianten möglich ist. Separating membrane 5 connected permanent magnets 21 by means of the electromagnet 17th greater forces K can be exerted on the separating membrane 5 than is possible in the variants shown in FIGS. 1 and 2.
Unabhängig davon, ob die Trennmembran 5 magnetisch oder ferromagnetisch ist oder mit einem magnetischen oder ferromagnetischen Element, wie z.B. der in Fig. 2 dargestellten Scheibe 19 oder dem in Fig. 3 dargestellten Permanentmagnet 21 , verbunden ist, ist der Elektromagnet 17 vorzugsweise im Druckmittler 3 integriert. Das spart Platz und bietet aufgrund des damit verbundenen geringen Abstands zwischen dem Elektromagnet 17 und der magnetischen oder ferromagnetischen Trennmembran 5 bzw. dem mit der Regardless of whether the separating membrane 5 is magnetic or ferromagnetic or with a magnetic or ferromagnetic element, e.g. 2 or the permanent magnet 21 shown in FIG. 3, the electromagnet 17 is preferably integrated in the diaphragm seal 3. This saves space and offers due to the small distance associated therewith between the electromagnet 17 and the magnetic or ferromagnetic separating membrane 5 or that with the
Trennmembran 5 verbundenen magnetischen oder ferromagnetischen Element den Vorteil, dass durch den Elektromagnet 17 aufgrund des geringen Abstands dementsprechend große Kräfte K auf die Trennmembran 5 ausgeübt werden können. Separating membrane 5 connected magnetic or ferromagnetic element has the advantage that correspondingly large forces K can be exerted on the separating membrane 5 by the electromagnet 17 due to the small distance.
Fig. 1 bis 3 zeigen hierzu Beispiele, bei denen der Druckmittler 3 einen Träger 25 umfasst, auf dessen Stirnseite die nach außen durch die Trennmembran 5 abgeschlossene 1 to 3 show examples in which the diaphragm seal 3 comprises a carrier 25, on the front side of which the seal is closed off by the separating membrane 5
Druckempfangskammer 7 angeordnet ist. Dort weist der T räger 25 auf dessen der Pressure receiving chamber 7 is arranged. There, the carrier 25 has its
Stirnseite gegenüberliegenden Rückseite eine Ausnehmung 27 auf, in die der Front opposite rear side on a recess 27 into which the
Elektromagnet 17 oder zumindest ein Abschnitt des Elektromagneten 17 eingesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Ausgestaltungen ist der Elektromagnet 17 vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die damit auf die Trennmembran 5 oder das damit verbundene Element ausübbare magnetische Anziehungskraft in einer parallel zur Electromagnet 17 or at least a portion of the electromagnet 17 is inserted. As an alternative or in addition to the aforementioned configurations, the electromagnet 17 is preferably oriented such that the magnetic attraction force that can be exerted on the separating membrane 5 or the element connected to it is in a direction parallel to
Flächennormale auf die Trennmembran 5 durch eine Mitte der Trennmembran 5 hindurch verlaufenden Richtung maximal ist. In dem Fall ist auch das ggfs vorgesehene mit der T rennmembran 5 verbundene Element vorzugsweise auf der Innenseite der Area normal to the separating membrane 5 is maximum through a direction running through the middle of the separating membrane 5. In that case, the element provided, if applicable, connected to the separating membrane 5 is preferably on the inside of the membrane
Trennmembran 5 mit einem die Trennmembranmitte umfassenden zentralen Bereich der Trennmembran 5 verbunden. Bei dieser Ausführungsform bietet die Ausrichtung der Kraft K auf die Trennmembranmitte den Vorteil, dass hierdurch die durch eine Kraft K Separating membrane 5 is connected to a central area of the separating membrane 5 which comprises the middle of the separating membrane. In this embodiment, the alignment of the force K on the middle of the separating membrane offers the advantage that the force K
vorgegebener oder mittels der Steuerung 1 1 vorgebbarer Größe bewirkte predetermined or caused by the controller 1 1 predetermined size
Membranauslenkung maximal ist. Membrane deflection is maximum.
Fig. 1 bis 3 zeigen hierzu Ausführungsbeispiele, bei denen der Elektromagnet 17 jeweils eine Spule 29 umfasst, die derart ausgerichtet ist, dass eine Verlängerung von deren Längsachse parallel zur Flächennormale auf die Trennmembran 5 durch die Mitte der Trennmembran 5 hindurch verläuft. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die Spule 29 vorzugsweise derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt des von der 1 to 3 show exemplary embodiments in which the electromagnet 17 each comprises a coil 29, which is oriented such that an extension of its longitudinal axis parallel to the surface normal to the separating membrane 5 extends through the center of the separating membrane 5. Alternatively or in addition to this, the coil 29 is preferably arranged in such a way that it covers a section of the
Druckempfangskammer 7 zum Drucksensor 1 verlaufenden Druckübertragungspfads 9 außenseitlich allseitig umgibt. Optional kann der Elektromagnet 17 einen die mittels des Elektromagneten 17 ausübbare Kraft K erhöhenden, zumindest abschnittweise von der Spule 29 umgebenen Kern 31 umfassen. Bei dieser in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Kern 31 vorzugsweise hohlzylindrisch und derart angeordnet, dass ein an die Pressure receiving chamber 7 to the pressure sensor 1 surrounding pressure transmission path 9 surrounds on all sides. Optionally, the electromagnet 17 can comprise a core 31 which increases the force K which can be exerted by the electromagnet 17 and is at least partially surrounded by the coil 29. In this embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the core 31 is preferably hollow cylindrical and arranged in such a way that one on the
Druckempfangskammer 7 angrenzender Endbereich des hydraulischen Pressure receiving chamber 7 adjacent end region of the hydraulic
Druckübertragungspfad 9 durch den Kern 31 hindurch verläuft. Pressure transmission path 9 runs through the core 31.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckmittler 3 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich der Permanentmagnet 21 in einen an die In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the diaphragm seal 3 is preferably designed such that the permanent magnet 21 engages in one of the
Druckempfangskammer 7 angrenzenden Endbereich des Druckübertragungspfades 9 hinein erstreckt, der außenseitlich zumindest abschnittweise von der Spule 29 des Pressure receiving chamber 7 extends into the adjacent end region of the pressure transmission path 9, which on the outside at least in sections from the coil 29 of the
Elektromagneten 17 umgeben ist. Dabei kann der Permanentmagnet 21 z.B. stabförmig ausgebildet sein. Als Drucksensor 1 können aus dem Stand der Technik bekannte Drucksensoren eingesetzt werden. Fig. 1 zeigt als ein Beispiel hierzu einen Drucksensor 1 , der eine mit dem zu messenden Druck zu beaufschlagende Messmembran 33 umfasst. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist der Drucksensor 1 hierzu derart in einer an den Electromagnet 17 is surrounded. The permanent magnet 21 can e.g. be rod-shaped. Pressure sensors known from the prior art can be used as the pressure sensor 1. 1 shows, as an example, a pressure sensor 1, which comprises a measuring membrane 33 to be acted upon by the pressure to be measured. In the example shown here, the pressure sensor 1 is for this purpose in one of the
Druckübertragungspfad 9 angeschlossenen, ebenfalls mit der den Druck übertragenden Flüssigkeit befüllten Druckmesskammer 35 angeordnet, dass ein in der Druckmesskammer 35 herrschender Innendruck auf die Außenseite der Messmembran 33 einwirkt. Zusätzlich umfasst der Drucksensor 1 einen elektromechanischen Wandler, der die druckabhängige Auslenkung der Messmembran 33 in eine elektrische Größe umwandelt. An den Wandler ist eine Druckmessschaltung 37 angeschlossen, die die druckabhängige Größe Pressure transmission path 9 connected, likewise filled with the pressure-transmitting liquid, is arranged in such a way that an internal pressure prevailing in the pressure measuring chamber 35 acts on the outside of the measuring membrane 33. In addition, the pressure sensor 1 comprises an electromechanical transducer, which converts the pressure-dependent deflection of the measuring membrane 33 into an electrical variable. A pressure measuring circuit 37, which is the pressure-dependent variable, is connected to the converter
messtechnisch erfasst und einen mittels des Drucksensors 1 gemessenen Druck pgem - z.B. in Form eines dem gemessenen Druck pgem entsprechenden Messwerts oder eines dem gemessenen Druck pgem entsprechenden Messsignals- zur Verfügung stellt. metrologically recorded and measured by the pressure sensor 1, pressure p gem - for example in the form of the measured pressure p in accordance with corresponding measured value or the measured pressure p gem corresponding Messsignals- provides.
Fig. 1 zeigt als Beispiel einen piezoresistiven Wandler, der zu einer Brückenschaltung zusammengeschlossenen piezoresistiven Elemente 39 umfasst. Alternativ können aber auch Drucksensoren mit einem auf einem anderen Wandlerprinzip basierenden Wandler, wie z.B. einem kapazitiven Wandler, eingesetzt werden. 1 shows an example of a piezoresistive transducer which comprises piezoresistive elements 39 which are connected to form a bridge circuit. Alternatively, pressure sensors with a converter based on another converter principle, such as a capacitive converter.
Die Steuerung 1 1 erfindungsgemäßer Druckmessaufnehmer ist dazu ausgestaltet die Auslenkeinrichtung 13 derart anzusteuern, dass die Auslenkeinrichtung 13 zu durch die Steuerung 1 1 anhand des fortlaufend mittels des Drucksensor 1 gemessenen Drucks pge und/oder der fortlaufend mittels des Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem bestimmten Zeiten eine die Trennmembran 5 in Richtung deren The control 11 of the pressure measuring transducer according to the invention is designed to control the deflection device 13 in such a way that the deflection device 13 is measured by the control 11 using the pressure p ge measured continuously by the pressure sensor 1 and / or the pressure measured continuously by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 Temperature T according to certain times the separating membrane 5 in the direction thereof
Membranbett 15 auslenkende Kraft K auf die Trennmembran 5 ausübt. Dabei sind die Steuerung 1 1 und die Auslenkeinrichtung 13 vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Auslenkeinrichtung 13 mittels der Steuerung 1 1 einschaltbar und ausschaltbar ist und/oder derart ausgebildet, dass die Auslenkeinrichtung 13 im Diaphragm bed 15 deflecting force K exerts on the separating membrane 5. The control 1 1 and the deflection device 13 are preferably designed such that the deflection device 13 can be switched on and off by means of the control 1 1 and / or is designed such that the deflection device 13 in the
eingeschalteten Zustand entweder eine konstante Kraft K vorgegebener Größe oder eine Kraft K einer mittels der Steuerung 1 1 vorgegebbaren Größe auf die Trennmembran 5 ausübt. Im ausgeschalteten Zustand übt die Auslenkeinrichtung 13 keine Kraft auf die Trennmembran 5 aus. switched on state exerts either a constant force K of a predetermined size or a force K of a size that can be predetermined by the controller 11 on the separating membrane 5. In the switched-off state, the deflection device 13 does not exert any force on the separating membrane 5.
Fig. 1 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem der Druckmessaufnehmer eine elektronisch steuerbare Schalteinrichtung 41 umfasst, über die die Auslenkeinrichtung 13 eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Diese Schalteinrichtung 41 kann als Bestandteil der Steuerung 1 1 ausgebildet sein oder derart mit der Steuerung 1 1 verbunden sein, dass sie von der Steuerung 1 1 angesteuert wird. Fig. 1 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Spule 29 über die Schalteinrichtung 41 mit einer im Druckmessaufnehmer integrierten Gleichstromquelle IDC verbindbar ist. Im eingeschalteten Zustand übt der Elektromagnet 17 eine Kraft K auf die Trennmembran 5 oder das damit verbundene Element aus, deren Größe anhand der Größe des Stroms einstellbar ist. Insoweit kann die Gleichstromquelle IDC entweder derart ausgebildet sein, dass sie einen Strom vorgegebener Größe erzeugt. In dem Fall weist die Kraft K bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung 13 einen konstanten vorgegebenen Wert auf. Alternativ kann die Gleichstromquelle IDC aber auch als mittels der Steuerung 1 1 regelbare Gleichstromquelle IDC ausgebildet sein, die einen Strom einer anhand der Steuerung 1 1 vorgegebbaren Größe erzeugt. Bei dieser Ausführungsform wird die Größe der Kraft K durch die Steuerung 1 1 über die regelbare Größe des Stroms vorgegeben. 1 shows an example in which the pressure measuring transducer comprises an electronically controllable switching device 41, via which the deflection device 13 is switched on and off. This switching device 41 can be designed as a component of the control 11 or be connected to the control 11 such that it is controlled by the control 11. 1 shows an exemplary embodiment in which the coil 29 can be connected via the switching device 41 to a direct current source IDC integrated in the pressure sensor. In the switched-on state, the electromagnet 17 exerts a force K on the separating membrane 5 or the element connected to it, the size of which can be set on the basis of the magnitude of the current. In this respect, the direct current source IDC can either be designed such that it generates a current of a predetermined size. In this case, the force K has a constant predetermined value when the deflection device 13 is switched on. Alternatively, the direct current source IDC can also be designed as a direct current source IDC which can be regulated by means of the controller 11 and which generates a current of a variable which can be predetermined by means of the controller 11. In this embodiment, the magnitude of the force K is predetermined by the controller 11 via the controllable magnitude of the current.
Die Ansteuerung der Auslenkeinrichtung 13 kann je nach Verwendungszweck des The control of the deflection device 13 can, depending on the intended use of the
Druckmessaufnehmers auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Pressure transducer can be executed in different ways.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Steuerung 1 1 derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors 1 gemessenen Drucks pgem ein- und ausschaltet. Hierzu kann die Steuerung 1 1 an den Drucksensor 1 oder an die Druckmessschaltung 37 angeschlossen sein oder die A variant of the invention provides that the control 11 is designed such that it switches the deflection device 13 on and off as a function of the pressure p gem measured by the pressure sensor 1. For this purpose, the controller 11 can be connected to the pressure sensor 1 or to the pressure measuring circuit 37 or the
Druckmessschaltung 37 umfassen. Pressure measuring circuit 37 include.
Bei dieser Variante ist die Steuerung 1 1 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 einschaltet, wenn der bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 mittels des Drucksensors 1 gemessene Druck pgem eine vorgegebene Untergrenze pmin unterschreitet und die Auslenkeinrichtung 13 ausschaltet, wenn der bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung 13 mittels des Drucksensors 1 gemessene Druck pgem eine In this variant, the control 11 is preferably designed such that it switches on the deflection device 13 when the pressure p gem measured by the pressure sensor 1 when the deflection device 13 is switched off falls below a predetermined lower limit p min and switches the deflection device 13 off when the deflection device is switched on 13 pressure p measured by means of the pressure sensor 1 according to a
vorgegebene Obergrenze pmax überschreitet. Fig. 4 zeigt hierzu ein Beispiel eines zeitlichen Verlaufs p(t) des auf die Außenseite der Trennmembran 5 einwirkenden, zu messenden Drucks p, der ausgehend von einem oberhalb der Untergrenze pmin liegenden ersten Druck p1 auf einen unterhalb der exceeds the predetermined upper limit p max . 4 shows an example of a time profile p (t) of the pressure p to be measured, which acts on the outside of the separating membrane 5 and which, starting from a first pressure p1 lying above the lower limit p min , to a below the
Untergrenze pmax liegenden zweiten Druck p2 abfällt und anschließend stetig ansteigt. Fig. 5 zeigt den in dem in Fig. 4 dargestellten Zeitraum zeitgleich mit dem Drucksensor 1 gemessenen Druck pgem, wie er sich ergibt, wenn die Auslenkeinrichtung 13 derart betrieben wird, dass sie im eingeschalteten Zustand eine konstante Kraft K vorgegebener Größe auf die T rennmembran 5 oder das damit verbundene Element ausübt. Der Verlauf p(t) umfasst einen ersten Zeitbereich A, in dem der zu messende Drucks p größer gleich der Untergrenze pmin ist. In diesem Zeitbereich A ist die Auslenkeinrichtung 13 ausgeschaltet. Folglich stimmt der dargestellte mittels des Drucksensors 1 gemessene Druck Pgem(t) mit dem zu messenden Druck p(t) überein und nimmt stetig ab. Zum Lower limit p max lying second pressure p2 decreases and then continuously increases. FIG. 5 shows the pressure p gem measured simultaneously with the pressure sensor 1 in the period shown in FIG. 4, as it results when the deflection device 13 is operated in such a way that, when switched on, it exerts a constant force K of a predetermined magnitude on the T racing membrane 5 or the associated element. The curve p (t) comprises a first time range A, in which the pressure p to be measured is greater than or equal to the lower limit p min . The deflection device 13 is switched off in this time range A. Consequently, the pressure P gem (t) measured by means of the pressure sensor 1 corresponds to the pressure p (t) to be measured and decreases steadily. To the
Zeitpunkt t1 unterschreiten der zu messende Druck p(t1 ) und der gemessene Drucks Pgem(t1 ) die Untergrenze pmin. Das wird von der Steuerung 1 1 anhand des gemessene Drucks pgem(t1 ) erkannt, die daraufhin die Auslenkeinrichtung 13 einschaltet. Das At time t1, the pressure p (t1) to be measured and the measured pressure Pg em (t1) fall below the lower limit p min . This is recognized by the control 11 on the basis of the measured pressure p gem (t1), which then switches on the deflection device 13. The
Einschalten der Auslenkeinrichtung 13 wirkt wie eine der konstanten Kraft K entsprechende Druckerhöhung Dr(K) des zu messenden Drucks p. Entsprechend steigt der gemessene Drucks pgem(t1 ) zum Zeitpunkt t1 sprunghaft um die Druckerhöhung Dr(K) an. Im nachfolgenden Zeitbereich B fällt der zu messende Druck p bis zum Zeitpunkt t2 weiter ab und steigt dann in den nachfolgenden Zeitbereichen C und D wieder an. Dabei bleibt die Auslenkeinrichtung 13 solange eingeschaltet, bis der nun von der konstanten Kraft K und dem zu messenden Druck p abhängige gemessene Druck pgem(t3) zum Zeitpunkt t3 die Obergrenze pmax überschreitet. Das wird von der Steuerung 1 1 anhand des gemessenen Drucks pgem(t3) erkannt, die daraufhin die Auslenkeinrichtung 13 wieder ausschaltet. Das Ausschalten der Auslenkeinrichtung 13 wirkt wie eine der dadurch wegfallenden Kraft K entsprechende Druckerniedrigung des zu messenden Drucks p. Entsprechend sinkt der gemessene Druck pgem(t3) zum Zeitpunkt t3 sprunghaft um einen Druckabfall ab, der betragsmäßig gleich der zuvor durch das Einschalten der Auslenkeinrichtung 13 bewirkten Druckerhöhung Dr(K) ist. Folglich entspricht der in dem darauf folgenden Zeitraum D gemessene Druck pgem(t) wieder dem zu messenden Druck p. Switching on the deflection device 13 acts like a pressure increase Dr (K) of the pressure p to be measured, which pressure constant corresponds to the constant force K. Correspondingly, the measured pressure p according to (t1) rises suddenly at the time t1 by the pressure increase Dr (K). In the subsequent time range B, the pressure p to be measured continues to drop until time t2 and then increases again in the subsequent time ranges C and D. The deflection device 13 remains switched on until the measured pressure p according to the constant force K and the pressure p to be measured p (t3) at time t3 exceeds the upper limit p max . This is recognized by the control 1 1 on the basis of the measured pressure p gem (t3), which then switches the deflection device 13 off again. Switching off the deflection device 13 acts like a lowering of the pressure p to be measured, corresponding to the force K which is thereby eliminated. Correspondingly, the measured pressure p according to (t3) drops abruptly at time t3 by a pressure drop which is equal in magnitude to the pressure increase Dr (K) previously brought about by switching on the deflection device 13. Consequently, the pressure p measured in the subsequent period D according to (t) again corresponds to the pressure p to be measured.
Optional ist die Obergrenze pmax vorzugsweise derart vorgegeben, dass sie echt größer als die Summe aus der Untergrenze pmin und dem durch die Kraft K bewirkten Druckanstieg Dr(K) des gemessenen Drucks pgem(t) ist. Das bietet den Vorteil, dass durch die Optionally, the upper limit p max is preferably predetermined such that it is really greater than the sum of the lower limit p min and the pressure increase Dr (K) of the measured pressure p gem (t) caused by the force K. This offers the advantage that through the
Grenzwertdifferenz H1 zwischen Obergrenze pmax und Untergrenze pmin sichergestellt ist, dass auch dann noch stabile Messbedingungen vorliegen, wenn der zu messende Druck p zeitlich um weniger als die Grenzwertdifferenz H1 um die Untergrenze pmin schwankt und/oder zeitlich um weniger als die Grenzwertdifferenz H1 um einen der Differenz zwischen der Obergrenze pmax und dem Druckanstieg Dr(K) entsprechenden Wert schwankt. Limit value difference H1 between upper limit p max and lower limit p min ensures that stable measurement conditions are still present even if the pressure p to be measured fluctuates in time by less than the limit value difference H1 by the lower limit p min and / or in time by less than the limit value difference H1 by one of the difference between the upper limit p max and the value corresponding to the pressure increase Dr (K) fluctuates.
Optional kann die Steuerung 1 1 derart ausgebildet sein, dass sie die Größe der von der Auslenkeinrichtung 13 ausgeübten Kraft K anhand des gemessenen Drucks pgem und der Größe der zuvor auf die T rennmembran 5 oder das damit verbundene Element ausgeübten Kraft K stufenweise oder kontinuierlich anpasst. Optionally, the control 11 can be designed in such a way that it adjusts the size of the force K exerted by the deflection device 13 on the basis of the measured pressure p gem and the size of the force K previously exerted on the separating membrane 5 or the element associated therewith stepwise or continuously .
Die Ansteuerung der Auslenkungseinrichtung 13 anhand des gemessenen Drucks pgem bietet den Vorteil, dass der Druckmessaufnehmer in einem für den Druckmessaufnehmer vorgegebenen Temperaturbereich in einem vergrößerten Druckmessbereich eingesetzt werden kann, dessen Messbereichsuntergrenze um einen von dem Betrag des durch die Kraft K bzw. die größte Kraft K bewirkten Druckanstiegs Dr(K) abhängigen Wert kleiner als die Messbereichsuntergrenze eines baugleichen Druckmessaufnehmers ohne The control of the deflection device 13 on the basis of the measured pressure p gem offers the advantage that the pressure measuring transducer can be used in a temperature range specified for the pressure measuring transducer in an enlarged pressure measuring range, the measuring range lower limit of which is equal to the amount of the force K or the greatest force K caused the pressure increase Dr (K) dependent value to be smaller than the lower measuring range limit of a structurally identical pressure sensor without
Auslenkeinrichtung 13 ist, und dessen Messbereichsobergrenze gleich der Deflection device 13, and the upper limit of its measuring range is equal to
Messbereichsobergrenze des baugleichen Druckmessaufnehmers ohne Upper measuring range limit of the identical pressure sensor without
Auslenkeinrichtung 13 ist. Deflection device 13 is.
Als Druck übertragende Flüssigkeit wird vorzugsweise eine möglichst inkompressible, einen möglichst geringen Dampfdruck aufweisende Flüssigkeit eingesetzt. Hierzu eignet sich z.B. ein Silikonöl oder aus dem Stand der Technik bekannte für diesen Zweck geeignete Spezialflüssigkeiten. Unabhängig von der Wahl der Flüssigkeit, ist der A liquid that is as incompressible as possible and has the lowest possible vapor pressure is preferably used as the pressure-transmitting liquid. For this, e.g. a silicone oil or special liquids known from the prior art which are suitable for this purpose. Regardless of the choice of liquid, the
Dampfdruck der Flüssigkeit nicht nur von dem im Druckübertragungspfad 9 herrschenden Innendruck abhängig, sondern steigt darüber hinaus auch mit zunehmender Temperatur T an. Diese Temperaturabhängigkeit ist bei der Ansteuerung der Auslenkeinrichtung 13 zu berücksichtigen. Das kann z.B. durch eine dementsprechende Bemessung der Kraft K, der Obergrenze pmax und der Untergrenze pmin erfolgen und führt zu einer Begrenzung des Temperaturbereichs, in dem der Druckmessaufnehmer eingesetzt werden kann. Alternativ kann dem mit steigender Temperatur ansteigenden Dampfdruck aber auch dadurch entgegen gewirkt werden, dass die Steuerung 1 1 derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem ansteuert. Bei dieser Variante ist der Vapor pressure of the liquid not only depends on the internal pressure prevailing in the pressure transmission path 9, but also rises with increasing temperature T. This temperature dependence must be taken into account when activating the deflection device 13. This can be done, for example, by correspondingly dimensioning the force K, the upper limit p max and the lower limit p min and leads to a limitation of the temperature range in which the pressure sensor can be used. Alternatively, the vapor pressure rising with increasing temperature can also be counteracted by designing the controller 11 in such a way that it controls the deflection device 13 as a function of the temperature T gem measured by the temperature sensor TS1, TS2, TS3. In this variant, the
Temperatursensor TS1 , TS2 vorzugsweise derart angeordnet, dass er in Kontakt mit der Druck übertragenden Flüssigkeit steht. Hierzu kann der Temperatursensor TS1 , TS2 z.B. in der Druckempfangskammer 7 oder in der Druckmesskammer 35 angeordnet sein. Temperature sensor TS1, TS2 preferably arranged such that it is in contact with the pressure-transmitting liquid. For this purpose the temperature sensor TS1, TS2 e.g. be arranged in the pressure receiving chamber 7 or in the pressure measuring chamber 35.
Alternativ kann der Temperatursensor TS3 aber auch an anderer Stelle im Alternatively, the temperature sensor TS3 can also be used elsewhere in the
Druckmessaufnehmer, z.B. in einem die Steuerung 1 1 umgebenden Elektronikgehäuse 43, untergebracht sein. Alle drei Positionen sind in Fig. 1 anhand der dort jeweils als ein mögliches Beispiel eingezeichneten Temperatursensoren TS1 , TS2 und TS3 dargestellt. Analog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 1 1 des Pressure transducers, for example in an electronics housing 43 surrounding the controller 11, can be accommodated. All three positions are shown in FIG. 1 on the basis of the temperature sensors TS1, TS2 and TS3, each drawn in there as a possible example. Analog to the previous embodiment, the controller 1 1 of the
Druckmessaufnehmers bei dieser Variante optional vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 in Abhängigkeit von der mittels des an die Steuerung 1 1 angeschlossenen Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem ein- und ausschaltet. Dabei ist die Steuerung 1 1 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 mittels des Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem eine vorgegebene Temperaturobergrenze Tmax überschreitet und die Auslenkeinrichtung 13 ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung 13 mittels In this variant, the pressure transducer is optionally preferably designed such that it switches the deflection device 13 on and off as a function of the temperature T gem measured by means of the temperature sensor TS1, TS2, TS3 connected to the controller 11. The controller 11 is preferably designed such that it switches on the deflection device 13 when the temperature T gem measured by the temperature sensor TS1, TS2, TS3 when the deflection device 13 is switched off exceeds a predetermined upper temperature limit T max and switches the deflection device 13 off when the at activated deflection device 13 by means of
Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessene Temperatur Tgem eine vorgegebene Temperaturuntergrenze Tmin unterschreitet. Temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T in accordance with a predetermined lower limit temperature T mi n below.
Bei dieser Variante wird ausgenutzt, dass der durch die Kraft K bewirkte Druckanstieg Dr(K) im Druckübertragungspfad (9) der Ausbildung der Gasphase in gleicher Weise entgegenwirkt, wie eine dementsprechende von der Größe der Kraft K abhängige This variant takes advantage of the fact that the pressure increase Dr (K) in the pressure transmission path (9) caused by the force K counteracts the formation of the gas phase in the same way as a corresponding one which is dependent on the magnitude of the force K.
Temperaturabsenkung DT(K) dies täte. Temperature decrease DT (K) would do this.
Optional ist die Temperaturobergrenze Tmax vorzugsweise derart vorgegeben, dass sie echt größer als die Temperaturuntergrenze Tmin ist. Dabei kann sie z.B. derart vorgegeben werden, dass sie größer gleich der Summe aus der Temperaturuntergrenze Tmin und der der Kraft K entsprechenden Temperaturabsenkung DT(K) ist. Auch hier bietet eine Optionally, the upper temperature limit T max is preferably predetermined such that it is really greater than the lower temperature limit T min . For example, it can be specified such that it is greater than or equal to the sum of the lower temperature limit T min and the temperature drop DT (K) corresponding to the force K. Here too one offers
Grenzwertdifferenz H2 zwischen Temperaturobergrenze Tmax und Temperaturuntergrenze Tmin den Vorteil, dass sichergestellt ist, dass auch dann noch stabile Messbedingungen vorliegen, wenn die Temperatur T zeitlich um weniger als die Grenzwertdifferenz H2 um die Temperaturuntergrenze Tmin oder die Temperaturobergrenze Tmax schwankt. Limit value difference H2 between the upper temperature limit T max and the lower temperature limit T min has the advantage that it is ensured that stable measuring conditions are still present even if the temperature T fluctuates in time by less than the limit value difference H2 around the lower temperature limit T min or the upper temperature limit T max .
Optional kann die Steuerung 1 1 bei dieser Variante derart ausgebildet sein, dass sie die Größe der von der Auslenkeinrichtung 13 ausgeübte Kraft K anhand der gemessenen Temperatur Tgem und der Größe der zuvor auf Trennmembran 5 oder das damit verbundene Element ausgeübten Kraft K stufenweise oder kontinuierlich anpasst. Optionally, the control 11 in this variant can be designed in such a way that it increases the magnitude of the force K exerted by the deflection device 13 on the basis of the measured temperature T gem and the magnitude of the force K previously exerted on the separating membrane 5 or the element connected thereto adjusts.
Die Ansteuerung der Auslenkeinrichtung 13 anhand der gemessenen Temperatur Tgem bietet den Vorteil, dass der Druckmessaufnehmer in einem vergrößerten The control of the deflection device 13 on the basis of the measured temperature T gem offers the advantage that the pressure transducer is enlarged
Temperaturbereich eingesetzt werden kann, dessen Temperaturbereichsobergrenze um einen der dem durch die Kraft K bzw. die größte Kraft K bewirkten Druckanstieg Dr(K) im Hinblick auf die Ausbildung der Gasphase entsprechenden Temperaturabsenkung DT(K) entsprechenden Wert größer als die Temperaturbereichsobergrenze eines baugleichen Druckmessaufnehmers ohne Auslenkeinrichtung 13 ist, und dessen Temperature range can be used, the upper temperature range of which is greater than the upper temperature range limit of a structurally identical pressure sensor without the pressure increase Dr (K) corresponding to the pressure drop Dr (K) caused by the force K or the greatest force K with regard to the formation of the gas phase Deflection device 13, and its
Temperaturbereichsuntergrenze gleich der Temperaturbereichsuntergrenze des baugleichen Druckmessaufnehmers ohne Auslenkeinrichtung 13 ist. Unabhängig davon ob die Wirkung der Kraft als eine dementsprechende Druckerhöhung Dr(K) oder als eine dementsprechende Temperaturabsenkung DT(K) interpretiert wird, liegt die Wirkung jedoch nur einmal vor. Das kann bei Druckmessaufnehmern gemäß der zweiten Variante z.B. dadurch berücksichtigt werden, dass die Messbereichsobergrenze des Druckmessbereichs um einen dem Betrag der durch die Kraft K oder der maximalen Kraft K bewirkten Druckerhöhung Dr(K) entsprechenden Wert niedriger angesetzt wird, als die Messbereichsobergrenze eines baugleichen Druckmessaufnehmers ohne The lower temperature range limit is equal to the lower temperature range limit of the structurally identical pressure transducer without deflection device 13. Regardless of whether the effect of the force is interpreted as a corresponding pressure increase Dr (K) or as a corresponding temperature decrease DT (K), the effect is only present once. This can be taken into account in the case of pressure sensors according to the second variant, for example, in that the upper measuring range limit of the pressure measuring range is set lower by a value corresponding to the amount of pressure increase Dr (K) brought about by the force K or the maximum force K than the upper measuring range limit of an identical pressure measuring sensor without
Auslenkungseinrichtung. Alternativ kann der Druckabhängigkeit und der Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks der den Druck übertragenden Flüssigkeit dadurch Rechnung getragen werden, dass die Steuerung 1 1 derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung 13 in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors 1 gemessenen Druck pgem und der mittels des Deflection device. Alternatively, the pressure dependency and the temperature dependence of the vapor pressure of the liquid transmitting the pressure can be taken into account by designing the controller 11 in such a way that it deflects the deflection device 13 as a function of the pressure p gem measured by means of the pressure sensor 1 and that by means of the
Temperatursensors TS1 , TS2, TS3 gemessenen Temperatur Tgem ansteuert. Temperature sensor TS1, TS2, TS3 measured temperature T gem driven .
Bei dieser dritten Variante ist die Steuerung 1 1 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie anhand des gemessenen Drucks pgem und der gemessenen Temperatur Tgem eine In this third variant, the control 11 is preferably designed in such a way that it uses the measured pressure p gem and the measured temperature T gem
Hilfsgröße G(pge ; Tgem) bestimmt, und die Auslenkeinrichtung 13 einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 anhand des gemessenen Drucks pge und der gemessenen Temperatur Tgem bestimmte Hilfsgröße G(pgem; Tgem) eine vorgegebene Hilfsgrößenuntergrenze Gmin unterschreitet und die Auslenkeinrichtung 13 ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung 13 anhand des gemessenen Drucks pge und der gemessenen Temperatur Tgem bestimmte Hilfsgröße G(pgem; Tgem) eine Auxiliary quantity G (p ge ; T gem ) is determined, and the deflection device 13 switches on when the deflection device 13, when the deflection device 13 is switched off, determines a predefined auxiliary quantity lower limit G min based on the measured pressure p ge and the measured temperature T gem , auxiliary quantity G (p gem ; T gem ) falls below and the deflection device 13 switches off when the deflection device 13 is switched on with the aid of the measured pressure p ge and the measured temperature T gem auxiliary quantity G (p gem ; T gem )
vorgegebene Hilfsgrößenobergrenze Gmax überschreitet. Die Hilfsgröße G(pgem; Tgem) kann z.B. gemäß: G(pgem; Tgem) = pgem - W(Tgem) dadurch bestimmt werden, dass von dem gemessenen Druck pgem ein von der Temperatur abhängiger Wert W(Tgem) abgezogen wird, dessen Betrag mit steigender Temperatur ansteigt. predetermined auxiliary size limit G max exceeds. The auxiliary quantity G (p gem ; T gem ) can be determined, for example, according to: G (p gem ; T gem ) = p gem - W (T gem ) in that a value W (dependent on the temperature) of the measured pressure p gem T gem ) is deducted, the amount of which increases with increasing temperature.
Analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen kann die Hilfsgrößenobergrenze Gmax auch hier derart vorgegeben werden, dass sie echt größer als die Summe aus der Analogous to the previous exemplary embodiments, the auxiliary quantity upper limit G max can also be specified here in such a way that it is really greater than the sum of the
Hilfsgrößenuntergrenze Gmin und dem von der Kraft K abhängigen Druckanstieg Dr(K) ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Steuerung 1 1 derart ausgebildet sein, dass sie die Größe der von der Auslenkeinrichtung 13 ausgeübte Kraft K anhand der Hilfsgröße G(pgem, Tgem) Auxiliary lower limit G min and the pressure increase Dr (K) dependent on the force K. As an alternative or in addition to this, the control 11 can be designed such that it uses the auxiliary variable G (p g em, T g em) to determine the magnitude of the force K exerted by the deflection device 13.
und der Größe der zuvor auf T rennmembran 5 oder das damit verbundene Element ausgeübten Kraft K stufenweise oder kontinuierlich anpasst. and gradually or continuously adjusts the size of the force K previously exerted on separation membrane 5 or the element connected to it.
Das Ansteuern der Auslenkungseinrichtung 13 anhand der Hilfsgröße G(pge ; Tgem) bietet den Vorteil, dass der Druckmessaufnehmer in dem gesamten Temperaturbereich eines baugleichen Druckmessaufnehmer ohne Auslenkungseinrichtung in dem oben beschriebenen vergrößerten Druckmessbereich eingesetzt werden kann, und die Controlling the deflection device 13 on the basis of the auxiliary variable G (p ge ; T gem ) offers the advantage that the pressure sensor in the entire temperature range of a structurally identical pressure sensor without a deflection device in the above described increased pressure measuring range can be used, and the
Messbereichsobergrenze des Druckmessbereichs nur in dem oberhalb dieses Upper range limit of the pressure measuring range only in the above this
Temperaturbereich liegenden Teilbereich des vergrößerten Temperaturmessbereichs auf einen begrenzt Wert werden muss, der um den Betrag des durch die Kraft K bzw. die größte Kraft K bewirkten Druckanstiegs Dr(K) unterhalb der Messbereichsobergrenze des baugleichen Druckmessaufnehmers ohne Auslenkeinrichtung liegt. Temperature range lying sub-range of the enlarged temperature measuring range must be limited to a value which lies by the amount of the pressure increase Dr (K) caused by the force K or the greatest force K below the upper limit of the measuring range of the structurally identical pressure sensor without deflection device.
Unabhängig davon, ob die Steuerung 1 1 die Auslenkeinrichtung 13 anhand des Regardless of whether the control 1 1 the deflection device 13 based on the
gemessenen Drucks pgem und/oder der gemessenen Temperatur Tgem ansteuert, ist der Druckmessaufnehmer vorzugsweise derart ausgebildet, dass er im Messbetrieb einmeasured pressure p ge m and / or the measured temperature T gem , the pressure transducer is preferably designed such that it is in the measuring mode
Druckmessergebnis PM ausgibt, dass bei ausgeschalter Auslenkeinrichtung 13 dem mittels des Drucksensors 1 gemessenen Druck pgem entspricht, und dass bei eingeschalter Auslenkeinrichtung 13 einer Differenz zwischen dem mittels des Drucksensors 1 gemessenen Druck pgem und dem durch die Kraft K bewirkten Druckanstieg Dr(K) des gemessenen Drucks pge entspricht. Dieses Druckmessergebnis PM kann z.B. mittels einer im Druckmessaufnehmer integrierten Messeinrichtung 45 bestimmt und in Form eines dem Druckmessergebnis PM entsprechenden Druckmesswerts angezeigt und/oder in Form eines dem Druckmessergebnis PM entsprechenden Ausgangssignals ausgegeben werden. Optional können den Elektromagnet 17 umfassende erfindungsgemäße Pressure measurement result PM outputs that when the deflection device 13 is switched off corresponds to the pressure p gem measured by the pressure sensor 1, and that when the deflection device 13 is switched on a difference between the pressure p gem measured by the pressure sensor 1 and the pressure increase Dr (K) caused by the force K corresponds to the measured pressure p ge . This pressure measurement result PM can be determined, for example, by means of a measuring device 45 integrated in the pressure measurement sensor and displayed in the form of a pressure measurement value corresponding to the pressure measurement result PM and / or output in the form of an output signal corresponding to the pressure measurement result PM. Optionally, the electromagnet 17 according to the invention can include
Druckmessaufnehmer zusätzlich eine an den Elektromagnet 17 anschließbare oder angeschlossene Auslenkungsmessschaltung 47 umfassen, die derart ausgebildet ist, dass sie die von dem auf die Trennmembran 5 einwirkenden Druck p abhängige Auslenkung der Trennmembran 5 bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 anhand einer von der Auslenkung der Trennmembran 5 abhängigen Eigenschaft des Elektromagneten 17, wie z.B. dessen Induktivität L oder einer von dessen Induktivität L abhängigen Größe, bestimmt. Fig.1 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Spule 29 über die elektronisch steuerbare Schalteinrichtung 41 bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung 13 an die Gleichstromquelle IDC und bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 an die Pressure measuring transducers additionally comprise a deflection measuring circuit 47 which can be connected or connected to the electromagnet 17 and which is designed such that it deflects the separating membrane 5 as a function of the pressure p acting on the separating membrane 5 when the deflecting device 13 is switched off on the basis of a property which is dependent on the deflection of the separating membrane 5 of the electromagnet 17, such as whose inductance L or a variable dependent on its inductance L is determined. 1 shows an exemplary embodiment in which the coil 29 via the electronically controllable switching device 41 with the deflection device 13 switched on to the direct current source IDC and with the deflection device 13 switched off
Auslenkungsmessschaltung 47 angeschlossen ist. Deflection measuring circuit 47 is connected.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Druckmessaufnehmer vorzugsweise eine In this embodiment, the pressure sensor preferably comprises one
Prüfeinrichtung 49, die derart ausgebildet ist, dass sie die Funktionsfähigkeit und/oder die Messgenauigkeit des Druckmessaufnehmer bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung 13 anhand des mittels des Drucksensors 1 gemessenen Drucks pge und der parallel hierzu mittels der Auslenkungsmessschaltung 47 ermittelten Auslenkung der Trennmembran 5 überprüft. Die Prüfeinrichtung 49 kann als separate an die Auslenkungsmessschaltung 47 und den Drucksensor 1 bzw. die Druckmessschaltung 37 angeschlossene Prüfeinrichtung 49 ausgebildet sein oder an anderer Stelle im Druckmessaufnehmer integriert sein. Test device 49, which is designed in such a way that it checks the functionality and / or the measuring accuracy of the pressure transducer when the deflection device 13 is switched off using the pressure p ge measured by the pressure sensor 1 and the deflection of the separating membrane 5 determined in parallel by means of the deflection measuring circuit 47. The test device 49 can be designed as a separate test device 49 connected to the deflection measuring circuit 47 and the pressure sensor 1 or the pressure measuring circuit 37 or can be integrated at another point in the pressure measuring sensor.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die Prüfeinrichtung 49 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie ein Prüfungsergebnis PG der Überprüfung ausgibt und/oder eine Warnung oder einen Alarm auslöst, wenn die gemessene Auslenkung und der gemessene Druck pgem oder deren Änderungsraten um mehr als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen. As an alternative or in addition to this, the test device 49 is preferably designed such that that it outputs a test result PG of the check and / or triggers a warning or an alarm if the measured deflection and the measured pressure p gem or their rates of change differ from one another by more than a predetermined tolerance.
Bezugszeichenliste Drucksensor 27 Ausnehmung Reference symbol list pressure sensor 27 recess
Druckmittler 29 Spule Diaphragm seal 29 coil
Trennmembran 31 Kern Separation membrane 31 core
Druckempfangskammer 33 Messmembran Pressure receiving chamber 33 measuring membrane
Druckübertragungspfad 35 Druckmesskammer Steuerung 37 Druckmessschaltung Auslenkeinrichtung 39 pieozoresistives Element Membranbett 41 Schalteinrichtung Pressure transmission path 35 Pressure measuring chamber control 37 Pressure measuring circuit deflection device 39 pieozoresistive element membrane bed 41 switching device
Elektromagnet 43 Elektronikgehäuse Electromagnet 43 electronics housing
Scheibe 45 Messeinrichtung Disc 45 measuring device
Permanentmagnet 47 Auslenkungsmessschaltung Halterung Prüfeinrichtung Permanent magnet 47 deflection measuring circuit holder test device
Träger carrier

Claims

Patentansprüche Claims
1. Druckmessaufnehmer, mit 1. Pressure sensor, with
einem Drucksensor (1 ), a pressure sensor (1),
einem dem Drucksensor (1 ) vorgeschalteten Druckmittler (3), der eine Trennmembran a diaphragm seal (3) upstream of the pressure sensor (1), which has a separating membrane
(5) umfasst, deren Außenseite mit einem Druck (p) beaufschlagbar ist und unter der eine Druckempfangskammer (7) eingeschlossen ist, und (5), the outside of which can be subjected to a pressure (p) and under which a pressure receiving chamber (7) is enclosed, and
einem an die Druckempfangskammer (7) angeschlossenen, mit einer Druck one connected to the pressure receiving chamber (7), with a pressure
übertragenden Flüssigkeit gefüllten, hydraulischen Druckübertragungspfad (9), der den auf die Außenseite der Trennmembran (5) einwirkenden Druck (p) auf den Drucksensor (1 ) überträgt, hydraulic pressure transmission path (9) filled with liquid, which transmits the pressure (p) acting on the outside of the separating membrane (5) to the pressure sensor (1),
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittler (3) eine mittels einer an den characterized in that the diaphragm seal (3) by means of a to the
Drucksensor (1 ) und/oder an einen Temperatursensor (TS1 , TS2, TS3) angeschlossenen Steuerung (1 1 ) ansteuerbare Auslenkeinrichtung (13) umfasst, die dazu ausgestaltet ist zu durch die Steuerung (1 1 ) anhand eines fortlaufend mittels des Drucksensor (1 ) Pressure sensor (1) and / or to a temperature sensor (TS1, TS2, TS3) connected controller (1 1) controllable deflection device (13), which is configured to by the controller (1 1) using a continuously by means of the pressure sensor (1 )
gemessenen Drucks (pgem) und/oder einer fortlaufend mittels des Temperatursensors (TS1 , TS2, TS3) gemessenen Temperatur (Tgem) bestimmten Zeiten eine die Trennmembran (5) in Richtung deren Membranbett (15) auslenkende Kraft (K) auf die Trennmembran (5) oder ein mit der Trennmembran (5) verbundenes Element auszuüben. measured pressure (p gem ) and / or a temperature (T gem ) measured continuously by means of the temperature sensor (TS1, TS2, TS3) certain times a force (K) deflecting the separating membrane (5) in the direction of its membrane bed (15) on the separating membrane (5) or an element connected to the separating membrane (5).
2. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that
die Trennmembran (5) magnetisch oder ferromagnetisch ist oder mit einem the separating membrane (5) is magnetic or ferromagnetic or with a
magnetischen oder ferromagnetischen Element verbunden ist, und magnetic or ferromagnetic element is connected, and
die Auslenkeinrichtung (13) einen Elektromagnet (17) umfasst, der dazu ausgebildet ist zu durch die Steuerung (1 1 ) vorgegebenen Zeiten die die Trennmembran (5) in Richtung deren Membranbett (15) auslenkende Kraft (K) auf die magnetische oder ferromagnetische Trennmembran (5) oder das mit der Trennmembran (5) verbundene magnetische oder ferromagnetische Element auszuüben. the deflection device (13) comprises an electromagnet (17), which is designed, at times predetermined by the control (11), the force (K) deflecting the separating membrane (5) in the direction of its membrane bed (15) on the magnetic or ferromagnetic separating membrane (5) or the magnetic or ferromagnetic element connected to the separating membrane (5).
3. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Pressure sensor according to claim 2, characterized in that
der Elektromagnet (17) im Druckmittler (3) integriert ist, the electromagnet (17) is integrated in the diaphragm seal (3),
eine Spule (29) des Elektromagneten (17) derart ausgerichtet ist, dass eine a coil (29) of the electromagnet (17) is aligned such that a
Verlängerung von deren Längsachse parallel zur Flächennormale auf die Trennmembran (5) durch die Mitte der Trennmembran (5) hindurch verläuft, Extension of the longitudinal axis parallel to the surface normal to the separating membrane (5) through the middle of the separating membrane (5),
die Spule (29) derart angeordnet ist, dass sie einen Abschnitt des von der the coil (29) is arranged such that it has a portion of the
Druckempfangskammer (7) zum Drucksensor (1 ) verlaufenden Druckübertragungspfads (9) außenseitlich allseitig umgibt, und/oder Pressure receiving chamber (7) to the pressure sensor (1) running pressure transmission path (9) surrounds all sides on the outside, and / or
der Elektromagnet (17) einen zumindest abschnittweise von der Spule (29) umgebenen hohlzylindrischen Kern (31 ) umfasst, durch den ein in der Druckempfangskammer (9) mündender Endbereich des hydraulischen Druckübertragungspfad (9) hindurch verläuft. the electromagnet (17) comprises a hollow cylindrical core (31), at least in sections, surrounded by the coil (29), through which an end region of the hydraulic pressure transmission path (9) opening in the pressure receiving chamber (9) extends.
4. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmessaufnehmer 4. Pressure sensor according to claim 2 to 3, characterized in that the pressure sensor
eine an den Elektromagnet (17) anschließbare oder angeschlossene one connected to or connected to the electromagnet (17)
Auslenkungsmessschaltung (47) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie eine von dem auf die T rennmembran (5) einwirkenden Druck (p) abhängige Auslenkung der Deflection measuring circuit (47), which is designed such that it a depending on the acting on the separation membrane (5) pressure (p) deflection of the
Trennmembran (5) bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung (13) anhand einer von der Auslenkung der Trennmembran (5) abhängigen Eigenschaft des Elektromagneten (17), einer Induktivität (L) des Elektromagneten (17) oder einer von der Induktivität (L) des Elektromagneten (17) abhängigen Größe bestimmt, und Separating membrane (5) when the deflection device (13) is switched off, based on a property of the electromagnet (17) dependent on the deflection of the separating membrane (5), an inductance (L) of the electromagnet (17) or one of the inductance (L) of the electromagnet (17 ) determined dependent size, and
eine Prüfeinrichtung (49) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie die comprises a test device (49) which is designed such that it
Funktionsfähigkeit und/oder die Messgenauigkeit des Druckmessaufnehmer bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung (13) anhand des mittels des Drucksensors (1 ) gemessenen Drucks (pgem) und der parallel hierzu mittels der Auslenkungsmessschaltung (47) ermittelten Auslenkung der Trennmembran (5) überprüft. Functionality and / or the measuring accuracy of the pressure sensor when the deflection device (13) is switched off is checked on the basis of the pressure (p gem ) measured by means of the pressure sensor (1) and the deflection of the separating membrane (5) determined in parallel by means of the deflection measuring circuit (47).
5. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmembran (5) aus einem Edelstahl oder einem austenitischen Edelstahl besteht, oder die Trennmembran (5) zumindest abschnittweise oder insgesamt aus einem magnetischen Material, aus einem ferromagnetischen Material, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl oder aus einem Superduplex-Stahl besteht. 5. Pressure sensor according to claim 1 to 4, characterized in that the separating membrane (5) consists of a stainless steel or an austenitic stainless steel, or the separating membrane (5) at least in sections or altogether from a magnetic material, from a ferromagnetic material, from a ferromagnetic Steel, a ferritic steel, a duplex steel or a super duplex steel.
6. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Trennmembran (5) verbundene magnetische oder ferromagnetische Element eine auf einer in die Druckempfangskammer (7) hinein weisenden Innenseite der Trennmembran (5) angeordnete Scheibe (19) umfasst, wobei die Scheibe (19) 6. Pressure transducer according to claim 1 to 5, characterized in that the magnetic or ferromagnetic element connected to the separating membrane (5) comprises a disc (19) arranged on an inside of the separating membrane (5) pointing into the pressure receiving chamber (7), wherein the disc (19)
a) aus einem magnetischen oder ferromagnetischen Material, aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Legierung, aus einem ferromagnetischen Stahl, aus einem ferritischen Stahl, aus einem Duplex-Stahl, aus einem Superduplex-Stahl, aus Eisen, aus Gusseisen, aus einer magnetischen oder ferromagnetischen Keramik, aus einer ferritischen Keramik oder aus einem Eisenoxid besteht, a) of a magnetic or ferromagnetic material, of a magnetic or ferromagnetic alloy, of a ferromagnetic steel, of a ferritic steel, of a duplex steel, of a super duplex steel, of iron, of cast iron, of a magnetic or ferromagnetic ceramic , consists of a ferritic ceramic or an iron oxide,
b) als Beschichtung oder als galvanische Beschichtung auf die Trennmembran (5) b) as a coating or as a galvanic coating on the separating membrane (5)
aufgebracht oder durch eine Fügung oder eine Lötung mit der Trennmembran (5) verbunden ist, applied or connected to the separating membrane (5) by joining or soldering,
c) bei einer Materialstärke der Trennmembran (5) von 25 pm bis 200 pm eine c) with a material thickness of the separating membrane (5) from 25 pm to 200 pm
Scheibendicke von 0,1 pm bis 500 pm aufweist, bei einer Materialstärke der Disc thickness from 0.1 pm to 500 pm, with a material thickness of
Trennmembran (5) von 25 pm bis 100 pm eine Scheibendicke von 0,1 pm bis 300 pm aufweist oder bei einer Materialstärke der Trennmembran (5) von 50 pm bis 200 pm eine Scheibendicke von 10 pm bis 500 pm aufweist, und/oder d) einen Durchmesser aufweist, der geringer als ein Durchmesser der T rennmembran (5) ist und/oder bei einem Durchmesser der Trennmembran (5) von 20 mm bis 90 mm einen Durchmesser von 2 mm bis 15 mm aufweist, wobei die Scheibe (19) konzentrisch zur Trennmembran (5) angeordnet ist. Separating membrane (5) from 25 pm to 100 pm has a disk thickness of 0.1 pm to 300 pm or, with a material thickness of the separating membrane (5) from 50 pm to 200 pm, has a disk thickness of 10 pm to 500 pm, and / or d) has a diameter which is smaller than a diameter of the separating membrane (5) and / or has a diameter of 2 mm to 15 mm with a diameter of the separating membrane (5) of 20 mm to 90 mm, the disk (19 ) is arranged concentrically to the separating membrane (5).
7. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Trennmembran (5) verbundene Element einen auf einer in die Druckempfangskammer (7) hinein weisenden Innenseite der Trennmembran (5) montierten Permanentmagnet (21 ) umfasst. 7. Pressure sensor according to claim 1 to 5, characterized in that the element connected to the separating membrane (5) comprises a permanent magnet (21) mounted on an inside of the separating membrane (5) pointing into the pressure receiving chamber (7).
8. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Permanentmagnet (21 ) in einen an die Druckempfangskammer (7) angrenzenden 8. Pressure transducer according to claim 7, characterized in that the permanent magnet (21) adjoins one of the pressure receiving chamber (7)
Endbereich des Druckübertragungspfades (9) hinein erstreckt, der außenseitlich zumindest abschnittweise von einer Spule (29) des Elektromagneten (17) umgeben ist. End region of the pressure transmission path (9) extends into it, which is surrounded on the outside at least in sections by a coil (29) of the electromagnet (17).
9. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (17) derart ausgerichtet ist, dass die damit auf die Trennmembran (5) oder das auf der Innenseite der Trennmembran (5) mit einem die Trennmembranmitte umfassenden zentralen Bereich der Trennmembran (5) verbundene Element ausübbare magnetische Anziehungskraft in einer parallel zur Flächennormale auf die T rennmembran (5) durch eine Mitte der Trennmembran (5) hindurch verlaufenden Richtung maximal ist. 9. Pressure transducer according to claim 1 to 8, characterized in that the electromagnet (17) is oriented such that it thus on the separating membrane (5) or on the inside of the separating membrane (5) with a central region of the separating membrane comprising the separating membrane center (5) connected element exercisable magnetic attraction force in a direction parallel to the surface normal to the separating membrane (5) through a center of the separating membrane (5) through direction is maximum.
10. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1 1 ) und die Auslenkeinrichtung (13) derart ausgebildet sind, dass die 10. Pressure sensor according to claim 1 to 9, characterized in that the controller (1 1) and the deflection device (13) are designed such that the
Auslenkeinrichtung (13) mittels der Steuerung (1 1 ) einschaltbar und ausschaltbar ist und/oder die Auslenkeinrichtung (13) im eingeschalteten Zustand entweder eine konstante Kraft (K) vorgegebener Größe oder eine Kraft (K) einer mittels der Steuerung (1 1 ) vorgegebenen Größe auf die Trennmembran (5) ausübt. Deflection device (13) can be switched on and off by means of the controller (1 1) and / or the deflection device (13) in the switched-on state either a constant force (K) of a predetermined size or a force (K) of a predetermined value by means of the controller (1 1) Size exerts on the separation membrane (5).
1 1. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass 1 1. Pressure transducer according to claim 1 to 10, characterized in that
a) die Steuerung (1 1 ) derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung (13) in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors (1 ) gemessenen Druck (pgem) einschaltet, wenn der bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung (13) mittels des Drucksensors (1 ) gemessene Druck (pgem) eine vorgegebene Untergrenze (pmin) unterschreitet und diea) the controller (1 1) is designed such that it switches on the deflection device (13) as a function of the pressure (p gem ) measured by means of the pressure sensor (1) when the deflection device (13) is switched off by means of the pressure sensor (1 ) measured pressure (p gem ) falls below a predetermined lower limit (p min ) and the
Auslenkeinrichtung (13) ausschaltet, wenn der bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung (13) mittels des Drucksensors (1 ) gemessene Druck (pgem) eine vorgegebene Obergrenze (pmax) überschreitet, Deflection device (13) switches off when the pressure (p gem ) measured by the pressure sensor (1) when the deflection device (13) is switched on exceeds a predetermined upper limit (p max ),
b) die Steuerung (1 1 ) derart ausgebildet ist, dass sie die Auslenkeinrichtung (13) einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung (13) mittels des Temperatursensors (TS1 , TS2, TS3) gemessene Temperatur (Tgem) eine vorgegebene Temperaturobergrenze (Tmax) überschreitet, und die Auslenkeinrichtung (13) ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung (13) mittels des Temperatursensors (TS1 , TS2, TS3) gemessene Temperatur (Tgem) eine vorgegebene Temperaturuntergrenze (Tmin) unterschreitet, oder b) the controller (1 1) is designed such that it switches on the deflection device (13) when the deflection device (13) is switched off by means of the Temperature sensor (TS1, TS2, TS3) measured temperature (T gem ) exceeds a predetermined upper temperature limit (T max ), and the deflection device (13) switches off when the measured with the deflection device (13) switched on by means of the temperature sensor (TS1, TS2, TS3) Temperature (T gem ) falls below a predetermined lower temperature limit (T m in), or
c) die Steuerung (1 1 ) derart ausgebildet ist, dass sie c) the controller (1 1) is designed such that it
c1 ) anhand des gemessenen Drucks (pgem) und der gemessenen Temperatur (Tgem) eine Hilfsgröße (G(pgem; Tgem)) bestimmt, indem sie von dem gemessenen Druck (pgem) einen von der gemessenen Temperatur (Tgem) abhängigen, mit steigender Temperatur ansteigenden Wert (W(Tgem)) abzieht, c1) on the basis of the measured pressure (p gem ) and the measured temperature (T gem ) an auxiliary quantity (G (p gem ; T gem )) is determined by taking one of the measured pressure (p gem ) from the measured temperature (T gem ) dependent value, increasing with increasing temperature (W (T gem )),
c2) die Auslenkeinrichtung (13) einschaltet, wenn die bei ausgeschalteter c2) the deflection device (13) switches on when the switch is off
Auslenkeinrichtung (13) bestimmte Hilfsgröße (G(pgem; Tgem)) eine vorgegebene Deflection device (13) certain auxiliary variable (G (p gem ; T gem )) a predetermined
Hilfsgrößenuntergrenze (Gmin) unterschreitet, und Falls below the auxiliary size lower limit (Gmin), and
c3) die Auslenkeinrichtung (13) ausschaltet, wenn die bei eingeschalteter c3) the deflection device (13) switches off when the switch is on
Auslenkeinrichtung (13) bestimmte Hilfsgröße (G(pgem; Tgem)) eine vorgegebene Deflection device (13) certain auxiliary variable (G (p gem ; T gem )) a predetermined
Hilfsgrößenobergrenze (Gmax) überschreitet. Auxiliary size upper limit (Gmax) exceeds.
12. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 12. Pressure sensor according to claim 1 1, characterized in that
a) die Obergrenze (pmax) echt größer als die Summe aus der Untergrenze (pmin) und einem durch die Kraft (K) bewirkten Druckanstieg (Dr(K)) des gemessenen Drucks (pgem) ist, a) the upper limit (p ma x) is really greater than the sum of the lower limit (p m in) and an increase in pressure (Dr (K)) of the measured pressure (p gem ) caused by the force (K),
b) die Temperaturobergrenze (Tmax) echt größer als die Temperaturuntergrenze (Tmin) ist, oder b) the upper temperature limit (T max ) is really greater than the lower temperature limit (Tmin), or
c) die Hilfsgrößenobergrenze (Gmax) echt größer als die Summe aus der c) the upper limit of the auxiliary variable (G max ) is actually greater than the sum of the
Hilfsgrößenuntergrenze (Gmin) und einem durch die Kraft (K) bewirkten Druckanstieg (Dr(K)) des gemessenen Drucks (pgem) ist. Auxiliary lower limit (Gmin) and a pressure increase (Dr (K)) caused by the force (K) of the measured pressure (p gem ).
13. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1 1 ) derart ausgebildet ist, dass sie die Größe der von der Auslenkeinrichtung (13) ausgeübten Kraft (K) anhand des gemessenen Drucks (pgem) und/oder der 13. Pressure sensor according to claim 1 to 12, characterized in that the controller (1 1) is designed such that it the size of the force exerted by the deflection device (13) (K) based on the measured pressure (p gem ) and / or of the
gemessenen Temperatur (Tgem), sowie der Größe der zuvor auf Trennmembran (5) oder das damit verbundene Element ausgeübten Kraft (K) stufenweise oder kontinuierlich anpasst. measured temperature (T gem ), and the size of the force previously exerted on the separating membrane (5) or the associated element (K) gradually or continuously.
14. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, 14. Pressure sensor according to claim 1 to 12, characterized in
dass der Druckmessaufnehmer derart ausgebildet ist, dass er ein Druckmessergebnis (PM) ausgibt, das bei ausgeschalteter Auslenkeinrichtung (13) dem mittels des Drucksensors (1 ) gemessenen Druck (pgem) entspricht, und das bei eingeschalteter Auslenkeinrichtung (13) einer Differenz zwischen dem mittels des Drucksensors (1 ) gemessenen Druck (pgem) und einem durch die Kraft (K) bewirkten Druckanstieg Dr(K) des gemessenen Drucks (pgem) entspricht. that the pressure transducer is designed such that it outputs a pressure measurement result (PM) which, when the deflection device (13) is switched off, corresponds to the pressure (p gem ) measured by means of the pressure sensor (1), and which, when the deflection device (13) is switched on, corresponds to a difference between the by means of the pressure sensor (1) measured pressure (p gem ) and corresponds to a pressure increase Dr (K) of the measured pressure (p gem ) caused by the force (K).
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